Evaluierung einer Methode zur sensorischen Bewertung von ...€¦ · schen Parametern (Fang et al....

Braunschweig, 1. März 2016

Abschlussbericht

zum Forschungsvorhaben

Evaluierung einer Methode zur sensorischen Be-

wertung von Bauprodukten für Innenrauman-

wendungen unter Praxisbedingungen

Fraunhofer WKI

Fachbereich für Materialanalytik und Innenluftchemie

Bienroder Weg 54 E

38108 Braunschweig

Projektleitung: Prof. Dr. Tunga Salthammer

Projektbearbeitung: Dipl.-Ing. (FH) Nicole Schulz

Ramona Stolte

Dr. Erik Uhde

Jennifer Bartsch, MSc

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Inhalt

1 Problemstellung ................................................................................................................................ 1

2 Forschungsziel ................................................................................................................................... 4

3 Lösungsweg ...................................................................................................................................... 4

4 Der menschliche Geruchssinn ............................................................................................................ 9

4.1 Geruch ......................................................................................................................................... 9

4.2 Geruchsstoffe............................................................................................................................... 9

4.3 Geruchswahrnehmung ............................................................................................................... 10

4.3.1 Physiologische Wahrnehmung ........................................................................................ 10

4.3.2 Psychologische Wahrnehmung ........................................................................................ 12

4.3.3 Geruchsmischungen ........................................................................................................ 13

5 Grundlagen der Geruchsbewertung ................................................................................................ 14

5.1 Allgemeines ............................................................................................................................... 14

5.2 Überblick über Geruchsbewertungsverfahren ............................................................................. 14

5.2.1 Geruchsprüfung mittels Olfaktometer ............................................................................. 14

5.2.2 Akzeptanz ....................................................................................................................... 15

5.2.3 Hedonische Wirkung ....................................................................................................... 15

5.2.4 Geruchsart ...................................................................................................................... 15

5.2.5 Intensität ......................................................................................................................... 16

5.2.5.1 Intensitätsbestimmung mittels Kategorienskala ........................................................... 16

5.2.5.2 Empfundene Intensität ................................................................................................ 16

5.3 Geruchsbewertung .................................................................................................................... 17

5.3.1 Allgemeine Anforderungen eines Vergleichsmaßstabs ..................................................... 17

5.3.1.1 Gerätebeschreibung Vergleichsmaßstab ...................................................................... 19

5.3.2 Probenahme bzw. -darbietung ........................................................................................ 21

5.3.2.1 Probenahme ............................................................................................................... 21

5.3.2.2 Probendarbietung ....................................................................................................... 22

5.3.2.2.1 Direkte Bewertung ................................................................................................ 22

ii

5.3.2.2.2 Indirekte Bewertung ............................................................................................. 23

5.3.3 Prüfraumanforderungen.................................................................................................. 23

5.3.4 Testleiter ......................................................................................................................... 23

5.3.5 Probanden ...................................................................................................................... 23

5.3.6 Durchführung einer Geruchsprüfung .............................................................................. 24

5.3.6.1 Empfundene Intensität ................................................................................................ 24

5.3.6.2 Hedonik und Geruchsart ............................................................................................. 27

5.3.7 Auswertesoftware ........................................................................................................... 28

5.3.8 Acetonbestimmung ......................................................................................................... 28

5.3.8.1 Allgemein ................................................................................................................... 29

5.3.8.2 Acetonbestimmung mittels Flammenionisationsdetektor (FID) ..................................... 29

5.3.9 Volumenstrombestimmung an einem Bewertungstrichter ............................................... 31

5.4 Emissionskammerprüfung .......................................................................................................... 31

5.4.1 Auswahl der Bauprodukte ............................................................................................... 33

5.4.2 Prüfparameter ................................................................................................................. 33

5.4.3 Geruchsemissionsbewertung von Bauprodukten ............................................................. 35

5.4.4 Analytik der Luftprobenahme .......................................................................................... 35

5.4.5 VOC-/SVOC-Analytik mittels TENAX-Probenahme und TD/GC/MS ................................... 35

5.4.6 Carbonyl-Analytik mittels DNPH-Probenahme und HPLC ................................................. 36

5.5 Prüfung der Rahmenparameter der Methode der empfundenen Intensität gemäß

DIN ISO 16000-28 ...................................................................................................................... 37

5.5.1 Bestimmung der Hintergrundintensität des Geruchsbewertungsequipments ................... 37

5.5.2 Vergleich von Beutel- und Kammerluftproben ................................................................. 37

5.5.2.1 Bauprodukte ............................................................................................................... 38

5.5.2.2 Einfluss des Beutelmaterials auf die Probenluft ............................................................ 38

5.5.3 Geruchsbewertung mit verschiedenen Darbietungsmethoden ......................................... 39

5.5.3.1 Indirekte Intensitätsbewertung mit Probenbeuteln aus Nalophan und Tedlar ............... 39

5.5.3.2 Bestimmung der empfundenen Intensität mit unterschiedlichen Bewertungstrichtern . 40

5.5.4 Strömungsverhältnisse in verschiedenen Bewertungstrichtern ......................................... 41

iii

5.5.5 Bewertung von Acetonproben ........................................................................................ 41

5.5.6 Bestimmung der Wasserdampfdurchlässigkeit von Nalophan und Tedlar. ........................ 42

5.5.7 Bestimmung der rel. Luftfeuchte in Nalophan- und Tedlar-Beuteln .................................. 43

6 Auswertung/Ergebnisse ................................................................................................................... 44

6.1 Emissionskammerprüfungen gemäß AgBB-Schema .................................................................... 44

6.1.1 Chemisch-sensorische Ergebnisse eines Bauprodukts ...................................................... 44

6.1.2 Zusammenfassung der Emissionsprüfungsergebnisse aller untersuchten Bauprodukte .... 53

6.2 Ergebnisse der Vergleichsprüfungen Kammer- und Beutelluftproben ......................................... 57

6.2.1 Direkte und indirekte Geruchsbewertung von Bauprodukten .......................................... 57

6.2.1.1 VOC-Konzentrationen von Beutelluftproben über die Zeit ........................................... 60

6.2.1.2 VOC-Konzentrationen und empfundene Intensitäten von Kammer- und

Beutelluftproben vor und nach einer Geruchsbewertung ............................................ 62

6.2.2 Einfluss des Beutelmaterials auf ein definiertes VOC-Gemisch ......................................... 65

6.3 Blindwerte.................................................................................................................................. 69

6.4 Ergebnisse der indirekten Intensitätsbewertung mit Probenbeuteln aus Nalophan und Tedlar .... 70

6.5 Ergebnisse der Intensitätsbestimmung mit unterschiedlichen Bewertungstrichtern ..................... 71

6.6 Strömungssimulation von Bewertungstrichtern für die Geruchsprüfung ..................................... 72

6.7 Empfundene Intensität von Acetonproben ................................................................................. 75

6.8 Bestimmung der rel. Luftfeuchte im Probenbeutel für die Geruchsbewertung ............................ 78

6.9 Wasserdampfdurchlässigkeit von Nalophan und Tedlar .............................................................. 79

6.10 Bestimmung von Aceton ............................................................................................................ 79

6.10.1 Bestimmung von Aceton mit verschiedenen Messverfahren ............................................ 80

6.10.2 Bestimmung von Aceton mittels FID ................................................................................ 81

6.10.3 Ergebnisse der Aceton-Vergleichsmessungen mittels PID und FID .................................... 82

6.11 Statistische Untersuchung der Effektivität der Aceton-Leistungsprüfung..................................... 84

6.12 Die menschliche Geruchswahrnehmung von Acetongemischen ................................................. 86

6.13 Probandenaufwand .................................................................................................................... 87

6.14 Nutzen-Analyse .......................................................................................................................... 90

6.15 Kostenanalyse ............................................................................................................................ 91

iv

7 Gegenüberstellung und Bewertung der Ergebnisse und Anforderungen gemäß DIN ISO 16000-28. 95

8 Zusammenfassung .......................................................................................................................... 99

9 Ausblick ........................................................................................................................................ 101

10 Danksagung .................................................................................................................................. 103

11 Literaturverzeichnis ....................................................................................................................... 105

ANHANG I ............................................................................................................................................ 109

ANHANG II ............................................................................................................................................ 110

1

1 Problemstellung

Die olfaktorische Wahrnehmung (oder Riechwahrnehmung) gehört zu den elementaren Sinnen des Men-

schen und ist untrennbar mit seiner kulturellen Entwicklung verbunden. Duftstoffe werden vom Riech-

epithel in sehr unterschiedlichen Konzentrationen registriert, der Geruchseindruck ist in der Regel stark

mit Emotionen verknüpft (Ohloff 2004). Die ersten Arbeiten zum Zusammenhang zwischen Wahrneh-

mung und dargebotener Konzentration gehen auf das frühe 19. Jahrhundert zurück (Handwerker 2005).

In der Aromaforschung werden quantitative Skalen zur Geruchsintensität und Hedonik bereits seit langer

Zeit genutzt. Die Akzeptanz der wahrgenommenen Luftqualität als quantitative Messgröße für den Innen-

raum wurde von Fanger (1988) eingeführt. Ab 1992 waren Geruchsintensität und Akzeptanz Kriterien des

»Danish Indoor Climate Labelling Systems« für Bauprodukte. In Deutschland wurde zur standardisierten

Erfassung der Emissionen von Produkten für Innenraumanwendungen bereits im Jahr 1994 ein Konzept

von Fischer und Böhm vorgelegt, das die Basis des Schemas zur Vorgehensweise bei der gesundheitlichen

Bewertung der Emissionen von flüchtigen organischen Verbindungen aus Bauprodukten nach AgBB

(2012) darstellt. Im Jahr 1997 wurde der Ansatz von Fischer und Böhm im CEC-Report Nr. 18 »Evaluation

of VOC Emissions from Building Products« um die Möglichkeit einer sensorischen Prüfung erweitert.

Über die Wirkung von Geruchstoffen bei Exposition wurde z. B. von Duffee und O’Brian (2001) sowie

Nielsen et al. (2007) berichtet. Cometto-Muniz (2001) hat speziell das Geruchspotenzial von innenraum-

relevanten VOCs untersucht. Auf europäischer Ebene wurde die Notwendigkeit einer sensorischen Bewer-

tung der Raumluftqualität durch einen Bericht der Commission of the European Communities (1999) do-

kumentiert. Eine Vielzahl von Produkten wurde daraufhin hinsichtlich ihrer Geruchsemissionen (Saltham-

mer et al. 2004; Mayer et al. 2009; Knudsen et al. 2007; Müller et al. 2009) in Abhängigkeit von klimati-

schen Parametern (Fang et al. 1999; Knudsen et al. 1999) und chemischen Reaktionen (Wolkoff et al.

2006) charakterisiert, so dass viele der innenraumrelevanten Stoffe und ihre potentiellen Quellen identifi-

ziert werden konnten.

Mittlerweile kommt aufgrund der geringer werdenden Akzeptanz von Endverbrauchern und Kunden ge-

genüber ungewöhnlichen oder unbekannten Materialgerüchen bzw. Geruchsquellen in Innenräumen der

Bewertung von Gerüchen eine immer größere Bedeutung zu (Dürkop et al. 2005; 2007). Insbesondere die

Emissionen von organischen Primär- und Sekundärprodukten mit niedrigen Geruchsschwellen (Devos et

al. 1992), die von Baumaterialien und Einrichtungsgegenständen freigesetzt werden, können für die ge-

ringe Akzeptanz der Luftqualität in Innenräumen relevant sein.

Die Bedeutung der sensorisch wahrgenommenen Luftqualität hat sich in den letzten Jahren weiter ver-

stärkt, weil die durchschnittlichen Luftwechselraten im Zuge von Maßnahmen zur Energieeinsparung ste-

tig geringer und Gerüche in Innenräumen damit intensiver werden und über längere Zeiträume präsent

sind. Geruchsarme Bauprodukte gehören bereits heute zu den Kriterien moderner Gebäudezertifizierungs-

systeme, wie etwa das Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen für Bundesgebäude (BNB).

2

Nach wie vor fehlen in der Innenraumluft-

hygiene einheitliche Verfahren und Kriterien für

die Geruchsbewertung. Grund dieses Fehlens ist

auch, dass manche geruchsrelevanten Sub-

stanzen mit den üblichen analytischen Nach-

weismethoden nicht erfasst werden können, da

sie in ausgesprochen geringen Konzentrationen

auftreten (und wahrgenommen werden) und

somit die Grenzen der Geräteempfindlichkeit er-

reicht werden. Zudem lassen sich Geruchs-

wirkungen nicht einfach addieren oder für un-

terschiedliche Luftwechselzahlen ineinander

umrechnen, sondern beeinflussen sich unter-

einander sehr unterschiedlich (Legrum 2011;

Mücke, Lemmen 2004). Vielfach dominieren

bestimmte Geruchsstoffe, obwohl diese nur in

geringen Mengen in der Raumluft vorhanden

sind. Somit lässt sich über den gesamten Ge-

ruchseindruck einer Luftprobe keine Aussage

treffen, wenn lediglich Kenntnisse über be-

stimmte Einzelkomponenten gegeben sind.

Zur sensorischen Analyse existiert eine Vielzahl

von Methoden zur Geruchsbewertung von Innenräumen bzw. Innenraummaterialien, die hauptsächlich im

Bereich von nationalen Labelling-Systemen eingesetzt werden (z. B. M1-Label, VDA 270, RAL GZ 430

etc.). Aufgrund der Unterschiede in den Bewertungsverfahren ist jedoch keine direkte Vergleichbarkeit der

Ergebnisse gegeben. Um ein einheitliches Vorgehen bei Geruchsbewertungen von Innenräumen bzw.

Innenraummaterialien zu gewährleisten, wurde in den letzten Jahren ein ISO-Standard zur Geruchs-

bewertung von Bauprodukten (DIN ISO 16000-28 - Bewertung von Geruchsemissionen aus Bauprodukten

mittels Prüfkammern) erarbeitet und im März 2012 verabschiedet (DIN ISO 16000-28, 2012). In der DIN

ISO 16000-28 (2012) wird die Durchführung folgender Geruchsbewertungsmethoden von Bauprodukten

beschrieben:

Akzeptanz

empfundene Intensität

hedonische Wirkung

Zeitgleich wurden zwei VDI-Richtlinien zur Geruchsprüfung von Innenraumluft erarbeitet (VDI 4302 –

Geruchsprüfung von Innenraumluft und Emissionen aus Innenraummaterialien Blatt 1 Grundlagen) (VDI

2015) und Blatt 2 (Prüfstrategie für Geruchsprüfungen von Innenraumluft) (VDI 2012)), die ebenfalls die

Abbildung 1: AgBB-Schema (AgBB 2012).

3

Geruchsbewertungsmethoden Akzeptanz, Intensität, hedonische Wirkung und Geruchsqualität erläutern.

Das in diesem Forschungsvorhaben relevante Geruchsbewertungsverfahren ist die empfundene Intensität.

Bei dieser Methode zur Geruchsbewertung von Innenraumprodukten müssen mindestens acht trainierte

Probanden die Intensität einer Probe unter Verwendung eines Aceton-Vergleichsmaßstabs bestimmen.

Durch eine Referenzquelle als Vergleichsmaßstab soll die interindividuelle Streuung der Probanden-

antworten so weit reduziert werden, dass eine Geruchsbewertung mit weniger als 20 Probanden möglich

ist.

Da eine sensorische Bewertung als zusätzliches Kriterium im »Blauen Engel« bzw. im AgBB-Schema (AgBB

2012; Müller et al. 2011; Däumling et al. 2005) vorgesehen ist (siehe Abbildung 1), kommt der sorgfälti-

gen Absicherung des Prüfverfahrens eine besondere Bedeutung zu. Bisher wurde die Methodik im Rah-

men von zwei Ringversuchen mit ausgewählten Materialien getestet (Brosig et al., 2013; 2015).

Dies gilt insbesondere, da es sich bei dem in der DIN ISO 16000-28 standardisierten Verfahren der emp-

fundenen Intensität um eine neuere Entwicklung handelt, für die, anders als bei anderen Prüfverfahren,

nur wenige Daten zu Verfahrenskenngrößen existieren. Diese Daten sind zudem mit wenigen Vergleichs-

maßstäben, einem Beutelmaterial und einem Probenahmegerät gewonnen worden, wobei zum Teil Prüf-

kammern zum Einsatz kamen, die den Anforderungen der DIN EN ISO 16000-9 (2008) nicht genügen.

Dieses Vorhaben ist vornehmlich verfahrensorientiert. Im Mittelpunkt der Untersuchungen stehen die kon-

kretisierte Umsetzung der Methode der empfundenen Intensität des Standards DIN ISO 16000-28 und die

Details der Anwendbarkeit für diverse Bauprodukte. Von besonderer Bedeutung ist die Untersuchung der

produktabhängigen Robustheit des Verfahrens in Bezug auf marginale Parameterabweichungen sowie die

erreichbare Genauigkeit. Die ermittelten Werte sind relevant zur Beurteilung der Einsetzbarkeit des Ver-

fahrens für die Bewertung von Bauprodukten. Die Genauigkeit des Verfahrens muss in die Ableitung von

Schwellenwerten bzw. Richtwerten einfließen.

4

2 Forschungsziel

Zurzeit werden Bauprodukte bzw. Produkte für den Innenraumbereich gemäß AgBB-Schema bzw. »Blauem

Engel« hinsichtlich der emittierenden flüchtigen organischen Verbindungen in Emissionskammern untersucht

und bewertet. Dennoch gibt es immer wieder Produkte, die aufgrund starker bzw. unangenehmer Geruchs-

entwicklungen auffällig werden, obwohl diese Materialien in ihrem Emissionsverhalten unauffällig sind. Dar-

aus folgend stellen starke VOC-Quellen nicht immer starke Geruchsquellen dar und im Umkehrschluss sind

schwache VOC-Quellen nicht automatisch schwache Geruchsquellen. Dieses Fehlen einer Korrelation der

messbaren Emissionen mit üblichen Nachweismethoden (Nachweisgrenzen von ~ 1 µg/m³) eines Bauprodukts

und dem Geruch macht deutlich, dass Geruchsemissionen einer Probe häufig ohne olfaktorische Unter-

suchungen nicht oder nur unzureichend beurteilt werden können. In Kombination mit der Bewertung der

Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen soll deshalb eine sensorische Prüfung als weiteres Bewer-

tungskriterium im AgBB-Schema bzw. im »Blauen Engel« verankert werden. Als Bewertungsparameter wur-

den die empfundene Intensität und die Hedonik vorgeschlagen. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, die

vorgeschlagenen Methoden der empfundenen Intensität und der Hedonik gemäß DIN ISO 16000-28 auf

deren Eignung in der Praxis mit einem breiten Spektrum von Bauprodukten zu prüfen und Prüfparameter

bzw. Rahmenparameter der Methode zu konkretisieren. Die Bewertung der Akzeptanz war nicht Gegenstand

dieses Projekts.

3 Lösungsweg

Um zu ermitteln, ob das Verfahren in Zukunft erfolgreich für die Bewertung von Bauprodukten eingesetzt

werden kann, war die Untersuchung einer nennenswerten Anzahl verschiedener Produkte erforderlich. Diese

Untersuchungen wurden mit genau charakterisierten Probenmaterialien in genau definierter zeitlicher Ab-

folge vorgenommen, um Einflüsse durch Probeninhomogenitäten, Transport, Vorbereitung, Alter etc. zu

minimieren. Dabei war eine enge Zusammenarbeit mit den Herstellern der zu untersuchenden Produkte wich-

tig.

Aufgrund der Tatsache, dass es für Emissionsprüfungen kein Referenzmaterial gibt, sind die Validierung von

Laboratorien und die Validierung des Verfahrens (durch eine Robustheitsuntersuchung) nicht eindeutig zu

trennen. Jede Abweichung kann sowohl durch einen Fehler im Labor wie auch durch eine mangelnde Ro-

bustheit des Verfahrens gegenüber dem Fehler erklärt werden. Solange nicht durch ein exakt definiertes Re-

ferenzmaterial der laborseitige Gesamtfehler bei verschiedenen Varianten des Verfahrens ermittelt werden

kann, ist eine Robustheit des Verfahrens gegenüber verschiedenen Einflussgrößen nicht eindeutig ermittelbar.

Es ist allerdings möglich, die Ergebnisse von Messungen dahingehend auszuwerten, ob bestimmte Variatio-

nen des Verfahrens (zum Beispiel Direktbewertung ↔ Verwendung eines Beutels) auch Unterschiede in den

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Ergebnissen erkennen lassen. Aufgrund von Datenmangel konnten solche Auswertungen bislang nicht

durchgeführt werden. Deshalb war es erforderlich, verschiedene Bauprodukttypen mittels der empfundenen

Intensität und der Hedonik zu untersuchen, um somit genügend Datenmaterial für eine Eignungsprüfung des

Verfahrens zu sammeln.

Diese Daten wurden analysiert in Hinsicht auf:

1. Unterschiede in Bezug auf:

a. Beutel-/Direktbewertung

b. Beutelmaterialien

c. Vergleichsmaßstab

d. Trichtergeometrie.

2. Mindestanforderungen für die Probandenanzahl.

3. Effektivität der Aceton-Leistungsprüfung.

4. Nutzen-Analyse.

Zur besseren Vergleichbarkeit der Ergebnisse wurden die Untersuchungen soweit möglich in Emissionsprüf-

kammern gemäß DIN ISO 16000-9 (2008) mit VOC-Probenahme bzw. Probenvorbereitung gemäß DIN ISO-

16000-6 (2012) bzw. DIN EN ISO 16000-11 (2006) durchgeführt. Zudem wird im AgBB/DIBt-Schema (2012)

vorgegeben, dass Bauproduktprüfungen in Emissionsprüfkammern gemäß DIN EN ISO 16000-9 (2008)

durchzuführen sind.

Die Beteiligung verschiedener Industriezweige stellte sicher, dass ein breites Spektrum an Bauprodukten be-

rücksichtigt wurde. Darunter waren Produkte, die sowohl ein niedriges, moderates als auch starkes Emis-

sionspotential aufwiesen. Weiterhin wurden auch Produkte untersucht, die geruchlich auffällig waren bzw.

eigens für diese Art von Prüfung mit geruchsaktiven Substanzen dotiert wurden. Von besonderem Interesse

sind zudem Materialien, die zwar niedrige VOC-Werte aufweisen bzw. das AgBB-Schema/den »Blauen En-

gel« bereits erfolgreich durchlaufen haben, trotzdem aber einen deutlich wahrnehmbaren Geruch aufweisen.

Arbeitspaket 1: Auswahl der Produkte, Beschreibung des Prüfverfahrens

In Zusammenarbeit mit den Herstellern wurden geeignete Produkte für die erste Runde von Prüfungen ermit-

telt. Diese Auswahl beinhaltete feste und flüssige Bauprodukte sowie geruchlich auffällige und unauffällige

Materialien. Die anzuwendende Probenvorbereitung und alle Details der Geruchsbewertung wurden be-

schrieben, damit die vergleichenden Prüfungen unter möglichst äquivalenten Bedingungen stattfanden. Die

grundsätzliche Eignung der Methode wurde mit diesen Proben überprüft.

6

Es wurden 12 Bauprodukte nach DIN ISO 16000-9 geprüft. Während der Versuchsdauer von 28 Tagen wur-

den Luftproben nach 3, 7, 14 und 28 Tagen mit den Methoden der empfundenen Intensität und der Hedonik

bewertet. Eine parallele Bewertung der flüchtigen organischen Verbindungen der Bauprodukte zu jedem

Messzeitpunkt erfolgte ebenfalls. Folgende feste und flüssige Bauprodukte wurden untersucht.

Feste Bauprodukte: Holz- und Holzwerkstoffe, Tapete, elastischer Bodenbelag.

Flüssige Bauprodukte: Alkydharzlack, Bodenbelagsklebstoff, Dichtstoffe.

Die Auswahl der Produkte wurde durch den projektbegleitenden Ausschuss zu Beginn des Projekts festge-

legt.

Arbeitspaket 2: Bewertungsdetails

In diesem Teil des Projekts wurden vergleichende Untersuchungen durchgeführt, die mögliche Unterschiede

einer direkten Bewertung (an einer großen Prüfkammer) im Vergleich zu einer indirekten Bewertung (Ent-

nahme von Kammerluft in einen Probenbeutel, anschließend Bewertung der Beutelluft) zeigen werden. Ein

wesentlicher Einflussfaktor bei der indirekten Bewertung einer Geruchsprobe könnten Temperaturunter-

schiede zwischen der Probenluft im Beutel zu dem Aceton-Luft-Gemisch am Vergleichsmaßstab bzw. zu den

Prüfkammern sein. Die Bewertung der Geruchsproben aus Probenbeuteln wird üblicherweise bei Raum-

temperatur durchgeführt, und demnach hat die Probenluft in den Beuteln bereits nach kurzer Verweilzeit

Raumtemperatur angenommen. Diese Temperaturunterschiede könnten bereits Einfluss auf das Intensitäts-

empfinden der menschlichen Nase hervorrufen und daraus resultierend zu Abweichungen bei der Geruchs-

bewertung direkt an Emissionsprüfkammern zu der Geruchsbewertung am Beutel führen. Ein weiterer wich-

tiger Aspekt bei der Geruchsbewertung ist die Trichtergeometrie. Insbesondere die Länge des Trichters und

der Rohrdurchmesser am Trichtereingang. Bei der indirekten Geruchsbewertung über einen Probenahme-

beutel der untersuchten Bauprodukte wurden zwei verschiedene Trichter eingesetzt. Die Trichter unter-

schieden sich in der Trichterlänge und dem Eingangsdurchmesser. Weiterhin wurden mit Hilfe eines Strö-

mungsberechnungsprogramms Simulationen mit verschiedenen Eingangsdurchmessern bzw. Trichterformen

und -längen durchgeführt. Zudem wurden hier Simulationen mit verschiedenen Volumenströmen (von 0,6 bis

1,0 l/s) durchgeführt. Die Trichtersimulationen wurden im Zuge der am WKI angefertigten Doktorarbeit von

Jennifer Bartsch (2016) durchgeführt.

Arbeitspaket 3: Einflüsse des Beutelmaterials, Gesamtstreuung, Probandenzahl

Abhängig von den Ergebnissen von AP 2 (Arbeitspaket 2) wurde in diesem Teil untersucht, ob die Bewertung

mittels Probenbeutel durch Wahl eines alternativen Beutelmaterials, hier Tedlar, positiv beeinflusst werden

kann.

Zunächst wurden Probenahmebeutel aus Nalophan, Kammerluft sowie die Laborluft auf deren Blindwert

hinsichtlich der empfundenen Intensität und der VOC-Konzentration bewertet.

7

Um die Affinität der flüchtigen organischen Verbindungen an das Beutelmaterial zu prüfen (Wandeffekte),

wurden Probenbeutel mit Prüfkammerluft gefüllt und anschließend zu unterschiedlichen Zeiten auf ihre VOC-

Konzentration und die empfundene Intensität untersucht. Zudem wurden Dotierversuche mit verschiedenen

Substanzgemischen an Emissionsprüfkammern durchgeführt und die Kammerluft bzw. Beutelluft im Hinblick

auf deren VOC-Konzentration und die empfundene Intensität bewertet. Gerade bei den verhältnismäßig

geringen Substanzmengen, die im Innenraumbereich vorliegen, kann eine Änderung der Konzentration einer

Probe zu abweichenden Ergebnissen bei der Geruchsbewertung führen

Des Weiteren wurden vergleichende Untersuchungen mit zwei in ihrer Bauart unterschiedlichen Vergleichs-

maßstäben durchgeführt. Die beiden Vergleichsmaßstäbe unterschieden sich sowohl bei der Temperierung

bzw. Befeuchtung des Gasstroms, den Aceton-Quellen, der Volumenstrommenge am Trichter sowie in der

Einstellung der verschiedenen Aceton-Konzentrationen. Hierbei diente ein Vergleichsmaßstab als Probe, die

durch den Probanden bewertet wurde. Der zweite Maßstab wurde als Vergleichsquelle genutzt. Durch diese

Untersuchungen konnten mögliche Einflüsse durch Temperatur- bzw. Feuchteunterschiede des Aceton-Gas-

stroms sowie unterschiedliche Volumenströme am Trichter bei der Geruchsbewertung bestimmt werden.

Ein weiterer Punkt, der hier betrachtet wurde, ist die Anzahl der Probanden, die an der Geruchsprüfung teil-

nehmen. Laut Norm müssen mindestens 8 Probanden an einer Geruchsprüfung teilnehmen. Geruchsprüfun-

gen, die während des Forschungsvorhabens stattfanden, wurden überwiegend mit einer Probandenzahl zwi-

schen 9 und 16 durchgeführt. Mit den im Projekt ermittelten Daten wurde geprüft, ob 8 Probanden ausrei-

chend sind bzw. mehr oder sogar weniger Testpersonen zuverlässige Ergebnisse liefern.

Weiterhin wurde der Aspekt der Aceton-Leistungsprüfung der Probanden vor jeder Geruchsprüfung unter-

sucht. Hier wurden zum einen nur die Probandenantworten ausgewertet, die die Leistungsprüfung bestan-

den haben, und zum anderen die Bewertungen aller am Bewertungstag teilnehmenden Testpersonen in die

Ergebnisauswertung mit einbezogen (Leistungsprüfung bestanden und nicht bestanden). Somit wurden an

jedem Bewertungstag zwei Datensätze (Rohdaten/bereinigte Daten) ermittelt und dahingehend ausgewertet,

ob es signifikante Unterschiede zwischen den Mittelwerten der Rohdaten und den bereinigten Daten gibt.

Arbeitspaket 4: Verfahrensaufwand

Da eine Bewertung von Bauprodukten mittels der empfundenen Intensität gemäß DIN ISO 16000-28 einen

erheblichen personellen Aufwand (8 - 12 Testpersonen für die Bewertung, ein deutlich größeres Panel muss

trainiert und verfügbar sein) für die Prüfinstitute verursacht, war ein weiterer Bestandteil dieses Forschungs-

vorhabens eine Nutzen-Analyse. Soweit möglich wurde durch Auswertung aller verfügbaren Daten auch

ermittelt, inwieweit die Geruchsbewertung die Gesamtbewertung verändert – wurden also durch die zusätzli-

che Geruchsbewertung Produkte entdeckt, die ansonsten unauffällige VOC-Emissionen aufweisen. Die che-

mischen Untersuchungen wurden gemäß AgBB-Kriterien bewertet (AgBB 2012). Für die Bewertung der sen-

sorischen Untersuchungen wurden die vorgeschlagenen Anforderungen aus dem UBA Forschungsbericht

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Texte 35/2011 (Müller et al. 2011) für die empfundene Intensität von 9 pi + 2 pi und für die hedonische Wir-

kung von -1,2 - 0,8 herangezogen.

Arbeitspaket 5: Auswertung und Interpretation

Sämtliche Ergebnisse und Erkenntnisse aus den Laborprüfungen wurden ausgewertet und interpretiert. Ein

besonderer Schwerpunkt ist hier die Ermittlung von Verfahrenskennwerten, die Rückschlüsse auf eine An-

wendbarkeit zur sicheren Bewertung von Bauprodukten zulassen. Die Möglichkeiten und Grenzen der Me-

thode wurden deutlich gemacht, insbesondere ihre Eignung, verlässliche und reproduzierbare Produktbewer-

tungen zu erlauben.

9

4 Der menschliche Geruchssinn

4.1 Geruch

Im Leben des Menschen spielt der Geruchssinn eine wesentliche Rolle, da Geruch wie kein anderer Sinn di-

rekt die Gefühlswelt des Menschen bestimmt oder verändert. Geruchsreize, die an Rezeptoren in der Nasen-

schleimhaut ausgelöst werden, erreichen ohne Schaltstelle den Riechkolben im Vorderhirn, um dann über

wenige Synapsen das limbische System zu erreichen. In diesem Teil des Zentralennervensystems werden

Trieb- und Instinktverhalten ausgelöst, Gefühle und Emotionen erzeugt sowie Lust und Unlust in Gang ge-

setzt (Ohloff 2004). Deshalb können angenehme Gerüche stimulierend wirken und das Lebensgefühl verbes-

sern, wohingegen unangenehme Gerüche zu schlechter Stimmung, Aggressivität und Nervosität führen kön-

nen. Es kann bei kontinuierlichem Kontakt mit einem unangenehmen Geruch sogar zu körperlichen und

seelischen Schäden kommen.

Da sich der Mensch zu einem großen Teil seines Lebens im Innenraum aufhält, können unangenehme Gerü-

che im Innenraum besonders störend auf den Raumnutzer wirken. Demnach ist es von besonderer Wichtig-

keit, Produkte im Innenraum einzusetzen, die nahezu einen geruchlosen bzw. geruchsarmen Charakter besit-

zen.

4.2 Geruchsstoffe

Geruch ist die Eigenschaft einer Gruppe von Chemikalien, den sogenannten Geruchsstoffen, konzentrations-

abhängig den Geruchssinn zu aktivieren und somit eine Geruchsempfindung auszulösen. Sie gehören zu-

meist zur Gruppe der flüchtigen organischen Verbindungen (VOC). Um Gerüche überhaupt wahrnehmen zu

können, müssen Verbindungen ausreichend flüchtig, lipid- und etwas wasserlöslich sein. Wichtige Einfluss-

parameter bei der Geruchswahrnehmung sind Feuchtigkeit und Temperatur, aber auch die Konzentration der

Substanzen (Mücke und Lemmen 2009; Rietschel und Fitzner 2008).

Diese Merkmale stehen in enger Wechselbeziehung und können wie folgt beschrieben werden:

Flüchtigkeit und Löslichkeit:

Die Geruchssubstanzen müssen entsprechend flüchtig sein, um über den Gasraum zum Riechepithel gelan-

gen zu können. Eine sehr flüchtige Verbindung muss dabei aber nicht unbedingt einen intensiven Geruch

hervorrufen. Die Flüchtigkeit der Verbindungen sind dampfdruck-, struktur- und größenabhängig, die Mol-

masse bei Raumtemperatur sollte unter 300-400 amu liegen, was in etwa 20 Kohlenstoffatomen entspricht.

Viele der Verbindungen sind Flüssigkeiten, aber auch Feststoffe wie beispielsweise Vanillin, können geruchs-

aktiv sein. Geruchsstoffe sollten eine gewisse Fett- und Wasserlöslichkeit haben. Die Fettlöslichkeit ist nötig,

damit sich die Substanzen an die Zilien binden können, die vor allem aus einer Fettschicht bestehen. Durch

die Wasserlöslichkeit können die Substanzen die Nasenschleimhaut durchdringen. Sie darf aber nicht zu hoch

10

sein, damit die Flüchtigkeit der Substanzen noch ausreichend ist (Mücke und Lemmen 2009; Legrum 2011;

Sell 2014; Brattoli et al. 2013).

Struktur und chemische Eigenschaften:

Prinzipiell gibt es keine einheitlichen Strukturmerkmale, bei denen eine Aussage getroffen werden kann, wie

genau die Substanz riecht. Dennoch haben die funktionellen Gruppen und deren Struktur sowie die Geomet-

rie der Substanz (eine gewisse 3-dimensionale Geometrie ist notwendig) selbst einen Einfluss darauf, ob sie

am Rezeptor andocken können und welchen Geruchsreiz sie auslösen (Brattoli et al. 2013; Mücke und Lem-

men 2009; Czerny et al. 2011). Geruchstragende funktionelle Gruppen heißen osmophor. Das können neben

polaren Gruppen (z. B. Carbonyl-, Ester-, Hydroxygruppe) auch konjugierte Doppelbindungen, Dreifachbin-

dungen und aromatische Systeme sein (Ohloff 2004).

4.3 Geruchswahrnehmung

4.3.1 Physiologische Wahrnehmung

Normalerweise atmet der Mensch nur durch ein Nasenloch, welches alle paar Stunden wechselt (Mücke und

Lemmen 2009). Es gibt aber auch Menschen, die ein Nasenloch unbewusst bevorzugen (Hatt 2012).

Forciertes kurzes Atmen mit beiden Nasenlöchern wird als Schnüffeln bezeichnet (Sell 2014; Frasnelli et al.

2009). Dabei kommt es zu einer größeren Turbulenz und Verteilung im Nasenraum. Gerüche können intensi-

ver empfunden werden, aber auch besser lokalisiert werden, da sie das trigeminale System erreichen können,

welches normalerweise für die Lokalisation von Geruchsquellen zuständig ist (Sell 2014; Frasnelli et al. 2009).

Dies ist zum Beispiel bei sensorischen Messungen von Bedeutung. Etwa 70 % der Geruchsstoffe werden

nicht nur über das Riechepithel als Geruch wahrgenommen, sondern lösen auch einen trigeminalen Reiz aus.

Dies sind zusätzliche Empfindungen wie zum Beispiel kühlend, brennend oder feucht. Eukalyptus und Men-

thol sind typischerweise trigeminal, während Vanillin oder Zimt zu den echten rein olfaktorischen Geruchs-

stoffen gehören (Sell 2014; Legrum 2011).

Beim Riechen selbst werden zunächst die volatilen Substanzen mit der Atemluft eingesaugt. Fremdstoffe und

Partikel werden im äußeren Teil der Nase abgefangen und durch Niesen direkt wieder nach draußen beför-

dert. Der Geruchseindruck hängt davon ab, welche und wie viele Moleküle zur Riechschleimhaut mit den

über 20 Millionen Sinneszellen, die sich alle vier bis sechs Wochen neu bilden, gelangen (Mücke und Lemmen

2009). Die Riechschleimhaut bzw. das Riechepithel bedeckt etwa 5 cm² pro Nasenseite und aus der Nasende-

cke ragen feinste Sinneshärchen (Zilien) heraus, die ca. 350 exprimierten Rezeptortypen tragen (Mücke und

Lemmen 2009; Legrum 2011). Wenn sich ein passendes Geruchsmolekül an die Riechrezeptoren bindet, wird

diese Zelle erregt und sendet elektrische Signale weiter. Die Rezeptorwechselwirkungen beruhen dabei auf

Van-der-Waals-Kräften oder Wasserstoffbrückenbindungen (Ohloff 2004). Die Rezeptorzelle der Riech-

schleimhaut besitzt nur einen Rezeptortyp, aber mehrere Rezeptoren dieses Typs sind möglich. Die einzelnen

Riechrezeptoren selbst sind nur bedingt spezifisch und können durch Kombination mehrere tausend Gerüche

unterschieden werden (Mücke und Lemmen 2009). Eine neue Studie geht sogar von über einer Billion aus

11

(Bushdid et al. 2014). Damit können die Rezeptoren als die 350 Buchstaben des Geruchsalphabetes bezeich-

net werden, wobei im Übrigen die Riechzellen überall im Körper, unter anderem in der Haut des Menschen,

vorkommen (Hatt 2012).

In der Nase laufen die Signale von gleichartigen Rezeptorzellen an spezifischen Glomeruli im Riechkolben

(Olfactory bulb) zusammen, wo sie mit den glomerulären Ausläufern der Mitralzellen synaptischen Kontakt

haben (siehe dazu Abbildung 2). Bei gleichzeitiger Erregung und genug Molekülen wird das Signal bzw. der

Impuls dann von den Mitralzellen in die höheren Hirnregionen weitergegeben und dort als Geruch erkannt

und interpretiert. Als einziges Sinnesorgan leitet die Nase die Impulse direkt ins Gehirn weiter, wobei das

Riechhirn im limbischen System liegt. Somit ist der Geruchssinn auch der schnellste Sinn. Dies erklärt die enge

und direkte Verbindung von Emotionen und Erinnerungen mit Gerüchen (Sell 2014; Legrum 2011).

Der Ablauf des Riechvorgangs ist im

Folgenden anhand eines Duftstoffes

dargestellt:

Wie stark wir einen Geruch wahr-

nehmen, kommt auf die Konzen-

tration der Stoffe an. Allerdings hat

eine erhöhte Konzentration nicht

unbedingt eine entsprechende Er-

höhung der Intensität zur Folge. Die

Reizschwelle kann zunächst durch

Konzentrationssteigerung erhöht

werden. Diese ist anfangs sprungar-

tig, erreicht aber irgendwann ein

Plateau. Wenn die Exposition von

Gerüchen länger andauert (Dauer-

reizung), wird der Geruch irgend-

wann nicht mehr oder deutlich

schwächer wahrgenommen (Adaptation), wobei andere Gerüche wiederum unverändert wahrgenommen

werden. Adaptation und Müdigkeit sind Kurzzeiteffekte. Tritt ein Geruch immer wieder auf, gewöhnen wir

uns an diesen und reagieren nicht mehr so stark darauf (Habituation). Dieser Effekt ist ein Lernprozess und es

dauert einige Minuten, bis sich die Nase wieder regeneriert hat. Habituation und Adaptation desensibilisieren

also den Menschen für gewisse Gerüche. Es gibt aber auch den gegenteiligen Effekt, die Sensibilisierung für

Substanzen, der oftmals bei Reizungen in der Nähe der Geruchsschwelle auftritt und bei Duftstoffen im Ex-

tremfall zu einer Multiple Chemical Sensitivity (MSC) führen kann. Ein weiterer wichtiger Effekt ist die Kreuz-

adaptation, bei der es sein kann, dass eine Person nach Wahrnehmung einer Substanz eine zweite Substanz

nicht mehr oder deutlich schwächer wahrnehmen kann (Sell 2014; Mücke und Lemmen 2009).

Obwohl oftmals beschrieben wird, dass der Mensch zu den Mikrosomatikern zählt, kann er eine große An-

zahl von Gerüchen unterscheiden und in geringen Konzentrationen wahrnehmen (Sell 2014; Legrum 2011).

Abbildung 2: Darstellung der Duftwahrnehmung (Buck, 2005).

12

Die Schwierigkeit liegt eher bei der Beschreibung der Geruchsart, da unser Vokabular begrenzt ist und Gerü-

che nur vergleichend und nicht über physikalische Daten beschrieben werden können (Ohloff 2004). Viele

Tiere hingegen sind Makrosomatiker, bei ihnen ist der Geruchssinn von entscheidender Bedeutung. Hunde

haben im Vergleich mit dem Menschen durch ihre längere Nase eine längere Kontaktzeit mit dem Rie-

chepithel, das auch deutlich mehr Riechzellen beinhaltet (200-300 Millionen) (Mücke und Lemmen 2009;

Legrum 2011). Aufgrund des ausgeprägten Geruchssinns von Hunden können sie neben der Sprengstoff-

oder Drogensuche auch teils für die Krebsfrüherkennung ausgebildet werden (Hatt 2012; Legrum 2011).

Bei einigen Menschen treten Riechstörungen auf. Es leiden fast 20 % der Bevölkerung an einer Geruchs-

störung (Dysosmie) und 5 % sogar an einer Anosmie, dem kompletten Geruchsverlust, der nach Unfällen

oder Krankheiten vorkommen kann. Während eine leichte Geruchstörung einem Menschen oft kaum be-

wusst ist, bedeutet eine Anosmie einen deutlichen Verlust an Lebensqualität, da zum Beispiel auch der Ge-

schmack mitbetroffen ist oder die Warnfunktion von Gerüchen entfällt. Es gibt neben der totalen Anosmie

auch partielle Anosmien, die viel häufiger auftreten und sich nur auf Einzelstoffe beziehen (Mücke und Lem-

men 2009; Legrum 2011; Landis et al. 2004).

4.3.2 Psychologische Wahrnehmung

Im Zusammenhang mit Gerüchen ist das persönliche subjektive Empfinden relevant. Die einen empfinden

bestimmte Gerüche als angenehm, bei anderen bewirken die Gerüche genau das Gegenteil. Sie werden als

störend empfunden. Noch bevor Reizreaktionen auf die Substanzen oder andere gesundheitliche Folgen auf-

treten, wird der Geruch meist schon wahrgenommen. Daher ist die Belästigung eine wichtige Befindlichkeits-

störungen bei auftretenden Gerüchen (Mücke und Lemmen 2009; Wolkoff und Nielsen 2001).

Die Wahrnehmung von Gerüchen und deren Bewertungen sind Lernprozesse (Mücke und Lemmen 2009;

Herz 2005). Das macht die Geruchswahrnehmung und -erkennung sehr subjektiv, aber auch trainierbar. Der

Geruchssinn ist zwar schon in der 26. Schwangerschaftswoche vollentwickelt (Hatt 2012), eine Unterschei-

dung, ob ein Geruch als angenehm oder unangenehm eingestuft wird, findet jedoch erst im Laufe des Le-

bens statt. Vor allem im Kindesalter orientiert sich der Mensch oftmals an seinen Eltern oder anderen Men-

schen in seinem Umfeld. Bei der Geruchswahrnehmung sind besonders die soziale und kulturelle Prägung

entscheidend, aber auch das Alter oder Geschlecht des Menschen, seine persönlichen Assoziationen oder nur

die Jahreszeit, Tagesform oder gar die derzeitige Stimmung können einen Einfluss haben (Sell 2014; Mücke

und Lemmen 2009; Hatt 2012; Delahunty et al. 2006). Kulturelle Unterschiede sind zum Beispiel in der Studie

von Sorokowska et al. (2013) beschrieben. Die Forschergruppe stellte im Vergleich fest, dass Geruchsschwel-

len bei Bewohnern des bolivianischen Regenwaldes niedriger lagen als die der Menschen aus Deutschland.

Auch die Bewertung der Gerüche kann sich in anderen Kulturen unterscheiden. Der Geruch von verwesen-

dem Fleisch bzw. bei Zersetzung von organischem Material wird in der Regel jedoch kulturübergreifend als

unangenehm wahrgenommen (Mücke und Lemmen 2009). Dies hat mit unserem angeborenen Vermei-

dungs- oder Annäherungsverhalten zu tun, welches bei Tieren noch ausgeprägter vorhanden ist als beim

Menschen. Dieses Vermeidungsverhalten (Aversion) erfüllt eine Schutz- oder Warnfunktion (Mücke und

Lemmen 2009; Hatt 2012).

13

Der Geruch ist in der Tierwelt lebensnotwendig. Er dient neben den genannten Funktionen vor allem der

Orientierung, Futtersuche, Revierabgrenzung, Fortpflanzung und Kommunikation (Sell 2014; Legrum 2011).

Beim Menschen sind diese Funktionen zwar rückläufig und die anderen Sinne erscheinen zum Überleben

wichtiger, aber dennoch spielt der Geruch noch eine große Rolle im Leben. Erinnerungen und emotionale

Verknüpfungen mit Gerüchen und auch Geschmacksempfindungen sind immer noch von Bedeutung durch

die starke Verknüpfung der beiden Sinneswahrnehmungen. Gerüche und Geschmacksempfindungen können

sehr lange in der Erinnerung gespeichert werden, jedoch sind sie nicht einfach abrufbar (Hatt 2012). Wenn

ein Geruch oder auch Geschmack jedoch wieder wahrgenommen wird, erinnern wir uns an längst vergange-

ne Erlebnisse und Gefühle zurück. Dieses Phänomen beschreibt der französischen Schriftsteller und Dichter

Marcel Proust in seinem Buch »Auf der Suche nach der verlorenen Zeit«, als er sich durch den Geschmack

von Madeleins an seine Kindheit erinnert und dabei ein Glücksgefühl erlebt (Proust 1913). Daher spricht man

vom Proust-Effekt (Chu und Downes 2002), welcher die Grundlage für den gesamten Duftmarketingbereich

bildet.

4.3.3 Geruchsmischungen

Nur selten nimmt der Mensch ausschließlich einen einzelnen Geruchsstoff wahr, meistens kommt er mit Ge-

ruchsmischungen in Kontakt. Dabei können die einzelnen Geruchstoffe vollkommen unterschiedlich mitei-

nander wechselwirken, was die Geruchsvorhersage und sensorische Bewertung deutlich erschwert (Sell 2014;

Brattoli et al. 2013; Mücke und Lemmen 2009; Delahunty et al. 2006).

Wenn unterschwellige Komponenten, die als Einzelsubstanzen keinen Geruchsreiz auslösen, gemischt wer-

den, kann es vorkommen, dass sie sich addieren oder synergistisch verhalten und in der Mischung ein Geruch

wahrnehmbar ist (Delahunty et al. 2006). Recht häufig kommt es dazu, dass eine Komponente in der Ge-

ruchsmischung abgeschwächt wird (Sell 2014; Delahunty et al. 2006; Ohloff 2004). Eine Unterdrückung ist

beispielsweise durch Kreuzadaptation möglich. So verringert Benzaldehyd in der Mischung den Eindruck von

Acetophenon (Ohloff 2004). Undecanal unterdrückt den Geruchseindruck von Maiglöckchen, für den das

Molekül Bourgeonal verantwortlich ist, die Substanzen sind Antagonisten (Brodin et al. 2009). In Geruchsmi-

schungen können auch negativ und positiv empfundene Geruchsstoffe zusammenwirken, wobei in einem

Zweifachgemisch oftmals die negativere die positivere unterdrückt (Sell 2014). Bei einem Intensitätsunter-

schied wirkt die als stärker empfundene Einzelsubstanz meist dominierend im Gemisch (Sell 2014; Brodin et

al. 2009).

In Geruchsmischungen kann es vorkommen, dass eine Substanz die anderen vorkommenden Substanzen

maskiert. Es wird nur noch diese Substanz wahrgenommen und alle anderen Geruchseindrücke werden aus-

gelöscht (Mücke und Lemmen 2009).

14

5 Grundlagen der Geruchsbewertung

5.1 Allgemeines

Trotz der Fortschritte in der chemischen Analytik und dem Bemühen, Geruchsschwellen den Messergebnissen

zuzuordnen, ist die menschliche Nase bei der Detektion von Gerüchen bislang nicht zu ersetzten. Zum einen

beruht dies auf der Tatsache, dass die Nase für eine Vielzahl von Substanzen der sensitivere Detektor im Ver-

gleich zu üblichen Nachweismethoden ist, und zum anderen verhalten sich Gerüche nicht zwingend additiv,

sondern können unvorhersehbar miteinander in Wechselwirkung treten (Ohloff 2004). Beispielsweise kann

ein Geruchseindruck durch einen anderen verdeckt werden. In diesem Fall spricht man von der Maskierung

von Gerüchen. Dieses Fehlen bei den derzeit verfügbaren messtechnischen Methoden zur Luftqualitätsmes-

sung macht es immer noch unabdingbar, Gerüche mittels der menschlichen Nase zu bewerten. Zudem exis-

tieren für eine Vielzahl von Geruchssubstanzen keine Geruchsschwellenwerte, so dass oftmals eine Bewer-

tung einer nachgewiesenen Geruchskomponente nicht stattfinden kann. Aber auch wenn Geruchschwellen-

werte von Substanzen bekannt sind, müssen diese Daten eingehend geprüft werden, mit welchen Methoden

die Geruchsschwelle ermittelt wurde, da auch hier kein einheitliches Verfahren zur Bestimmung von Geruchs-

schwellen existiert.

5.2 Überblick über Geruchsbewertungsverfahren

Im Folgenden sind einige Verfahren zur Luftqualitätsmessung aufgeführt, die grob in drei Gruppen unterteilt

werden können. Als erste Gruppe seien hier die rein personengebundenen Messverfahren genannt, die in

den folgenden Abschnitten ausführlicher beschrieben werden. Eine weitere Gruppe sind die kombinierten

Messverfahren aus personengebundenen und technischen Verfahren, wie die Gaschromatografie gekoppelt

mit einem »Olfactory Detector Port (ODP)«. Die letzte Gruppe sind die technischen Verfahren zur Luftquali-

tätsbewertung. Diese Gruppe beinhaltet ausschließlich technische Messmethoden, wie beispielsweise die

chemische Analytik mittels GC/MS oder die Multigassensorik (elektronischen Nasen).

5.2.1 Geruchsprüfung mittels Olfaktometer

Bei diesem Verfahren wird die Geruchsstoffkonzentration einer Luftprobe mit mindestens vier mit n-Butanol

kalibrierten Probanden bestimmt. Hierbei dient die Geruchsschwelle als Grundeinheit für die Geruchsstoff-

konzentrationsbestimmung. Mittels Verdünnung mit geruchsneutraler Luft wird die Geruchsschwelle einer

Probe ermittelt. Die Messeinheit ist die Geruchseinheit (GE/m³). Diese entspricht definitionsgemäß der Ge-

ruchsstoffkonzentration an der Wahrnehmungsschwelle (Mücke und Lemmen 2009). Diese Bewertungsme-

thode ist für Geruchsemissionen mit hohen Geruchsstoffkonzentrationen geeignet und findet deshalb im

Außenluftbereich seine Anwendung. Mit diesem Geruchsprüfungsverfahren werden überwiegend starke

Geruchsquellen bewertet, wie beispielsweise die Geruchsemissionen von Kläranlagen, Fabrikanlagen sowie

Kompostierungsanlagen.

15

Frühere Untersuchungen (Fraunhofer WKI-iVTH-Forschungsvorhaben: Vermei-

dung von Geruchsstoffen in Produkten auf Holz- und Holzwerkstoffbasis für

den Innenraum (2002)) von Produktemissionen aus dem Innenraumbereich

ergaben, dass die Geruchsbewertung mittels Olfaktometer aufgrund der sehr

geringen Geruchsstoffkonzentrationen weniger gut geeignet ist. Jedoch wur-

den diese Prüfungen überwiegend mit Beuteln aus dem Material Nalophan

durchgeführt. Zudem wurde den Probanden über Standardverdünnungsstufen

die Geruchsprobe über kleine Bewertungstrichter angeboten, solange bis die

Testperson einen Geruch wahrnimmt. Ob dieses Geruchsbewertungsverfahren

aufgrund der zu niedrigen Geruchsstoffkonzentrationen an die Grenzen seiner

Nachweisempfindlichkeit stößt oder andere Einflüsse, wie Beuteleffekte, Trich-

tergeometrie, Probandenzahl eine Rolle bei den Untersuchungen spielte, wurde in dem Forschungsvorhaben

nicht vollständig geklärt.

5.2.2 Akzeptanz

Die Akzeptanz ist eine Bewertungsgröße für die zu erwartende Unzufriedenheit der Raumnutzer. Die Min-

destgröße einer Prüfergruppe umfasst 15 ungeschulte Prüfer. Hierbei wird den Testpersonen die Frage ge-

stellt »Stellen Sie sich vor, Sie würden mehrere Stunden täglich der Luft aus der Emissionsprüfkammer ausge-

setzt sein. Wie akzeptabel ist die Luftqualität?« Die Bewertung erfolgt auf einer Skala von »klar akzeptabel«

(1) bis »klar unakzeptabel« (-1).

5.2.3 Hedonische Wirkung

Die hedonische Wirkung gibt Auskunft über die Lästigkeit eines

Geruchs und ist stark von persönlichen und kulturellen Faktoren

geprägt. Generell hängt die Bewertung von der Situation ab, in

der ein Geruch zum ersten Mal gerochen wird (Mücke und

Lemmen 2009). Bei der Bewertung der Hedonik sind mindestens

8 geschulte oder mindestens 15 ungeschulte Prüfer einzusetzen.

»Geschulte« Prüfer bedeutet, dass die Probanden gemäß der

Methode der »empfundenen Intensität« bzw. der Intensitätsbewertung mit Kategorienskala trainiert wurden

(VDI, 2015). Die hedonische Wirkung wurde in diesem Forschungsvorhaben gemäß VDI 4302 Blatt 1

durchgeführt, da in der DIN EN ISO 16000-28 (2012) keine eindeutige Regelung hinsichtlich geschulter und

ungeschulter Testpersonen besteht. Die Probanden bewerten die Probenluft mittels einer neunteiligen Skala

von »extrem angenehm« (+4) bis »extrem unangenehm« (-4) (Abbildung 4).

5.2.4 Geruchsart

Die Ermittlung der Geruchsart ist ein sensorisch direkt durchgeführtes Messverfahren, bei dem die Probanden

den wahrgenommenen Geruch charakterisieren. Die Testpersonen beschreiben den Geruch nach deren eige-

nem Empfinden beispielsweise mit »muffig, faulig, süßlich, holzig, lösemittelartig....«. Die Geruchsqualität

einer Substanz ist eine molekulare Eigenschaft, die strukturabhängig ist und eine spezifische Aktivität der

Abbildung 4: Hedonikskala. a. extrem

unangenehm. b. extrem angenehm.

Abbildung 3: Akzeptanz-

skala.

16

Rezeptoren voraussetzt (Chu und Downes 2002). Die Beschreibung der Geruchsqualität kann einen Hinweis

auf die Geruchsquelle liefern. Bei der Bestimmung der Geruchsart gibt es keine Anforderungen für die Anzahl

der teilnehmenden Probanden.

5.2.5 Intensität

Die Geruchsintensität ist die Stärke der Empfindung, die durch einen Geruchsreiz ausgelöst wird. Die Ge-

ruchsempfindung ist zum einen stoffkonzentrationsabhängig, kann sich aber auch durch die Art des Einat-

mens des Riechens deutlich erhöhen (Ohloff 2004). Für die Bestimmung der Intensität eines Geruchs gibt es

zwei Verfahrensansätze:

Verwendung von Kategorienskalen und Durchführung der Bewertung mit einer größeren Gruppe

ungeschulter Prüfer (mindestens 15 Personen) (VDI, 2015).

Verwendung eines Vergleichsmaßstabs und die Durchführung der Bewertung mit einer kleinen

Gruppe geschulter Prüfer (mindestens 8 Personen). Auf das Verfahren der Geruchsbestimmung mit-

tels empfundener Intensität wird kurz im Abschnitt 5.2.5.2 eingegangen. Eine ausführliche Beschrei-

bung der Methode ist im Kapitel 5.3 gegeben.

5.2.5.1 Intensitätsbestimmung mittels Kategorienskala

Die Bewertung der Intensität erfolgt bei diesem Verfahren ganzzahlig an-

hand einer siebenstufigen Ordinalskala von nicht wahrnehmbar (0) bis ex-

trem stark (6). Die Durchführung der Intensitätsbestimmung muss mit min-

destens 15 Probanden erfolgen. Gemäß VDI 4302 Blatt 1 wird die Intensi-

tätsbestimmung mittels Kategorienskala nur für die Bewertung von Innen-

raumluft angewendet.

5.2.5.2 Empfundene Intensität

Die Methode der empfundenen Intensität dient zur Intensitätsbestimmung

der Emissionen von Geruchsstoffen aus Prüfkörpern gemäß DIN ISO 16000-

28. Darüber hinaus findet diese Bewertungsmethode auch ihre Anwendung für Geruchsprüfungen von In-

nenraumluft (DIN ISO 16000-30, 2015).

Es werden Prüfkörper unter definierten Klimabedingungen in Prüfkammern untersucht. Zu definierten Zeiten

wird die empfundene Intensität der Geruchsproben durch eine geschulte Probandengruppe von mindestens 8

Personen bewertet. Die Einheit der empfundenen Intensität ist pi. Die Probanden bewerten die Intensität

der Probe mit Hilfe eines Vergleichsmaßstabs. Die Anwendung des Vergleichsmaßstabs ermöglicht eine Stan-

dardisierung der Intensitätsbewertung und soll so zu einer Verringerung der Varianz der Messwerte durch die

Vereinheitlichung des Bewertungskriteriums führen. Die Festlegung des Vergleichsmaßstabs erfolgt durch

Aceton als Referenzstoff.

Abbildung 5: Intensitätsskala.

17

Da die Evaluierung dieser Geruchsbewertungsmethode unter Praxisbedingungen der Anlass dieses For-

schungsvorhabens ist, wird im Material- und Methodenteil detaillierter auf die Verfahrensweise dieser Me-

thode eingegangen.

5.3 Geruchsbewertung

Die in diesem Projekt durchgeführten Intensitätsbewertungen wurden ausschließlich mit der Methode der

empfundenen Intensität gemäß DIN ISO 16000-28 durchgeführt. Diese Bewertungsmethode arbeitet mit

geschulten Prüfern, die mittels eines acetonbetriebenen Vergleichsmaßstabs die Geruchsemissionen eines

Prüfkörpers bewerten.

In den folgenden Abschnitten erfolgt eine detaillierte Beschreibung dieser Methode mit allen Verfahrensvari-

anten, die in der Norm beschrieben werden. Darüber hinaus werden zusätzliche Arbeitsschritte dargestellt,

die nicht durch die Norm geregelt werden, aber einen wesentlichen Einfluss auf das Produzieren von verlässli-

chen Messwerten haben.

5.3.1 Allgemeine Anforderungen eines Vergleichsmaßstabs

Prinzipiell ist ein Vergleichsmaßstab ein Verdünnungssystem für geruchsaktive Substanzen. In diesem For-

schungsvorhaben wird ausschließlich Aceton als Vergleichssubstanz genommen. Der zu bewertende Parame-

ter ist die »empfundene Intensität« und hat die Einheit pi. Die Skala der meisten Vergleichsmaßstäbe liegt

in einem Bereich von 0 - 15 pi. Null pi ist die angenommene Geruchsschwelle von Aceton bei einer Konzen-

tration von 20 mg/m³ gemäß DIN ISO 16000-28. Eine Erhöhung von einem pi bedeutet definitionsgemäß

eine Erhöhung der Aceton-Konzentration um 20 mg/m³. Die Testpersonen vergleichen die Geruchsintensität

einer Probe mit den unterschiedlichen Aceton-Konzentrationen bzw. pi-Stufen am Vergleichsmaßstab und

können somit die Intensität der jeweiligen Probe mittels Referenzquelle bestimmen.

Im Folgenden sind die Parameter aufgeführt, die ein Vergleichsmaßstab laut DIN ISO 16000-28 bzw. VDI

4302 Blatt 1 (2015) erfüllen muss. Zudem sind weitere Betriebsparameter des Vergleichsmaßstabs genannt,

der in diesem Projekt für die Untersuchungen genutzt wurde.

Anforderungen für den Aufbau eines Vergleichsmaßstab bzw. Gerätespezifikationen für die Geruchs-

bewertung gemäß DIN ISO 16000-28:

Eine spezifische Beschreibung für den Aufbau eines Vergleichsmaßstabs ist in der DIN ISO 16000-28

(2012) nicht gegeben. Es sind lediglich allgemeingültige Gerätespezifikationen des Geruchsbewertungs-

equipments aufgeführt, die im Folgenden aufgelistet sind (DIN ISO 16000-28):

- Das Geruchsbewertungsequipment sollte keine Emissionen aufweisen, die die Probenluft kontami-

niert.

- Die Bewertungstrichter müssen aus poliertem Edelstahl oder Glas bestehen.

- Ein konstanter Luftvolumenstrom von 0,6 - 1 l/s muss am Bewertungstrichter sichergestellt sein.

- Die Auslegung des Trichters hat so zu erfolgen, dass keine Umgebungsluft eingesaugt und mit der

Probenluft durchmischt wird. Ein Öffnungswinkel von bis zu 12° muss gewährleistet sein.

18

- Der erste Bewertungspunkt eines acetonbetriebenen Vergleichsmaßstabs ist 0 pi (20 mg Aceton/

m³ Luft) und stellt die Geruchsschwellenkonzentration dar. 15 pi entsprechen einer Aceton-

konzentration von 320 mg Aceton/m³ Luft.

- Die Konzentration für 1 pi bis n pi folgen einer linearen Abstufung der Aceton-Konzentration.

- Eine maximale Änderung der Aceton-Konzentration an jeder pi-Stufe von 0,5 pi ist erlaubt.

Anforderungen für den Aufbau eines Vergleichsmaßstab gemäß VDI 4302 Blatt 1:

Im Wesentlichen werden in der Richtlinie im Hinblick auf die Methode der empfundenen Intensität,

die Punkte der DIN ISO 16000-28 aufgegriffen. Lediglich die rel. Luftfeuchte und die Temperatur des

Aceton-Luft-Gemischs müssen gemäß der Richtlinie konstant gehalten werden. Konkrete Angaben

über die Temperatur und relative Luftfeuchte für den Volumenstrom des Vergleichsmaßstabs existie-

ren allerdings nicht. Zudem ist im Anhang der VDI beispielhaft der Aufbau eines Vergleichsmaßstabs

beschrieben.

Weitere Aspekte für einen verlässlichen Betrieb eines Vergleichsmaßstabs:

- Spülen der Nasen mit Neutralluft, um mögliche Adaptionseffekte so gering wie möglich zu halten.

- Kontrollierte Temperierung und Befeuchtung des Luftstroms am Vergleichsmaßstab auf 23 °C und

50 % rel. Luftfeuchte, da die Proben, die bewertet werden müssen, überwiegend unter den glei-

chen klimatischen Bedingungen geprüft werden. Darüber hinaus kann durch zu niedrige oder zu

hohe Luftfeuchtigkeit das Riechvermögen der Testpersonen beeinflusst werden.

- Schnelle Darbietung einer konstanten Aceton-Konzentration an jeder pi-Stufe.

- Minimierung der Acetonkontamination im Prüfraum durch diskontinuierliche Arbeitsweise des Ver-

gleichsmaßstabs. Bei kontinuierlich betriebenen Vergleichsmaßstäben muss für eine ausreichende

Absaugung des Aceton-Dampf-Gemischs gesorgt sein.

Ob ein Vergleichsmaßstab mit einem Trichter, zwei Trichtern oder einen Trichter für jede pi-Stufe ausgestattet

sein muss, lassen die Vorschriften offen. Weitere Parameter wie die Temperierung/Befeuchtung des Luft-

stroms und die Art der Acetonquelle sind ebenfalls nicht vorgeschrieben. Das Fehlen dieser Vorgaben führt

dazu, dass mittlerweile eine Vielzahl von unterschiedlichen Vergleichsmaßstäben existieren. Es gibt jedoch

keine hinreichenden Untersuchungen im Hinblick auf den Einfluss von Temperatur und Befeuchtung des

Luftstroms, der Trichtergeometrie sowie der Acetonquelle auf die empfundene Intensität eines Vergleichs-

maßstabs gibt.

Tabelle 1 soll einen Überblick über die wesentlichen Unterschiede von Vergleichsmaßstäben geben, mit de-

nen die empfundene Intensität von Produkten bestimmt wird.

19

Abbildung 6: WKI-Vergleichsmaßstab.

Trichter 1: Vergleichs-

konzentrationen

Trichter 2: Neutralluft,

unbekannte Konzen-

trationen

pi-Taster bekannter Konzentrationen

Kryostat mit zwei Ace-tonquellen

Hauptvolumenstrom

Massenflussregler

pi-Taster unbekannter Konzentrationen

Befeuchter

Tabelle 1: Wesentliche Unterschiede von Vergleichsmaßstäben.

Anzahl der

Trichter

Trichter-

länge [cm]

Öffnungsdurchmes-

ser am Trichter [cm]

Aceton-

quelle

Temperierung Befeuchtung

1 - 7 9 - 31 4,5 - 9 flüssig,

gas-

förmig

keine,

konst. 23°C,

~20-24°C

keine,

Umgebungsluftfeuchte,

konst. 50 % rel. LF

Die Bestimmung der empfundenen Intensität wurde in diesem Projekt mit einem Vergleichsmaßstab durchge-

führt, der eigens für dieses Projekt geplant, konstruiert und gebaut wurde. Eine detaillierte Beschreibung des

Geräts ist im folgenden Abschnitt aufgeführt.

5.3.1.1 Gerätebeschreibung Vergleichsmaßstab

Der Vergleichsmaßstab ist ein Eigenbau, der im Fachbereich MAIC geplant und konstruiert wurde.

20

Das Gerät (Abbildung 6) dient zur Verdünnung von Acetondampf in einem Konzentrationsbereich zwischen

20 - 320 mg/m³. Die unterschiedlichen Aceton-Konzentrationen werden den Testpersonen über 2 bauartglei-

che Trichter für die Geruchsbewertung von Bauprodukten bzw. Konsumgütern angeboten. Die Trichter wer-

den kontinuierlich mit gereinigter, befeuchteter und temperierter Pressluft gespült. Der Luftstrom wird über

einen Nafion-Befeuchter auf 50 % relative Luftfeuchte befeuchtet. Die Temperierung des Luftstroms auf

23 °C erfolgt mit Hilfe von Heizbändern, die um die Edelstahlleitung des Hauptluftstroms gewickelt sind. Der

Hauptluftstrom wird in zwei gleiche Luftströme geteilt, die den beiden Trichtern über ein Y-Edelstahlrohr

zugeführt werden. Je nach Wahl der pi-Stufe durch den Probanden wird dem linken oder rechten Trichter ein

bestimmter Volumenstrom Acetondampf zudosiert. Die unterschiedlichen Acetondampfflüsse werden über

zwei Massenflussregler eingestellt, die wiederum über Microcontroller gesteuert werden. Die Microcontroller

für die Regelung der Acetondampfströme und des Hauptluftstroms befinden sich in einem Steuergerät auf

der Rückseite des VM. Jeder Massenflussregler ist mit einer Acetonquelle, die über einen Kryostaten konstant

auf 12 °C temperiert wird, verbunden. Die Acetonquellen sind direkt über Kapillaren mit den Edelstahlleitun-

gen der jeweiligen Bewertungstrichter verbunden.

Trichter 1 dient als Vergleich zur Intensitätsbewertung der Bauprodukte. An diesem Trichter können durch 5

Taster 5 unterschiedliche Konzentrationen eingestellt werden (0 – 3 – 6 – 9 – 12 pi). Generell liegt am Bewer-

tungstrichter die richtige Konzentration vor, wenn die Tastenbeleuchtung konstant leuchtet.

An Trichter 2 können den Probanden unbekannte Aceton-Konzentrationen in einem Bereich von 0 - 15 pi in

1er-Schritten angeboten werden. Der Testleiter kann hier, über das auf der Rückseite befestigte Steuergerät,

bestimmte Aceton-Konzentrationen einstellen.

Weiterhin wird dieser Trichter zum »Spülen der Nase« mit Neutralluft eingesetzt. Dies ist immer dann mög-

lich, wenn die Tastenbeleuchtung weder blinkt noch konstant leuchtet, dann ist die Zudosierung nicht einge-

schaltet.

Bedingungen am Vergleichsmaßstab

Der Vergleichsmaßstab muss mindestens eine Stunde vor Beginn der Geruchsprüfung in Betrieb genommen

werden, so dass gewährleistet ist, dass die Acetonquellen eine konstante Temperatur von 12 °C haben und

somit an beiden Bewertungstrichtern die geforderten Aceton-Konzentrationen vorliegen. Die einzelnen Ace-

ton-Konzentrationen an beiden Trichtern werden mit einem Flammenionisationsdetektor arbeitstäglich über-

prüft. Die absoluten Aceton-Konzentrationen am Trichterauslass müssen denen der DIN ISO 16000-28 ent-

sprechen (siehe Tabelle 2). Weiterhin werden die Temperatur und die relative Luftfeuchte an beiden Trichtern

mit einem Temperatur- und Feuchte-Logger gemessen. Der Volumenstrom am Trichterauslass, der gemäß

Norm zwischen 0,6 - 1 l/s liegen muss, wird ebenfalls arbeitstäglich überprüft. Die Messung des Volumen-

stroms wird mit einem Luftgeschwindigkeitsmessgerät durchgeführt.

21

Tabelle 2: pi-Stufen und Aceton-Konzentrationen an einem Vergleichsmaßstab laut DIN ISO 16000-28.

Trichter 1 Trichter 2

Empfundene Intensität

[pi]

Aceton-Konzentration

[mg/m³]

Empfundene Intensität

[pi]

Aceton-Konzentration

[mg/m³]

0 20 0 - 15 20 - 320

3 80 - -

6 140 - -

9 200 - -

12 260 - -

Abweichung: ± 10 mg/m³ bzw. ± 0,5 pi.

5.3.2 Probenahme bzw. -darbietung

Die Bewertung der empfundenen Intensität der Kammerluft kann direkt

über einen Trichter an einer Emissionsprüfkammer erfolgen oder indi-

rekt über in Beuteln gesammelte Probenluft. Welche der beiden Bewer-

tungsvarianten gewählt wird, hängt vom Kammervolumen bzw. vom

Volumenstrom, der am Kammerauslass bzw. Trichter vorherrscht, ab.

Laut DIN ISO 16000-28 muss am Bewertungstrichter ein Volumenstrom

von 0,6 - 1 l/s vorhanden sein. Dieser Volumenstrom hängt vom einge-

stellten Luftwechsel der Prüfkammer ab.

Liegt der Volumenstrom am Kammerauslass zwischen 0,6 und 1 l/s, so

kann direkt an der Prüfkammer bewertet werden (siehe Kapitel

5.3.2.2.1). Sollte dieser unterhalb von 0,6 l/s liegen, muss die Probenluft

für die Geruchsbewertung in Beuteln gesammelt und über ein Proben-

darbietungsgerät den Probanden zur Bewertung angeboten werden

(siehe Kapitel 5.3.2.2.2).

5.3.2.1 Probenahme

Die Probenahme erfolgt mittels eines Geräts von der Firma Odournet –

PURE Sniff XL (siehe Abbildung 7). Wesentlicher Bestandteil des PURE Sniff XL ist ein Kunststoffbehälter, in

dem durch ein akkubetriebenes Gebläse ein Unterdruck bzw. ein Überdruck erzeugt werden kann. Das Mate-

rial der Probenbeutel besteht überwiegend aus Nalophan. Für vergleichende Prüfungen mit anderen Beutel-

materialien wurden Beutel aus dem Material Tedlar benutzt.

Abbildung 7: Probenahmegerät

Pure Sniff XL.

22

Für die Probenahme muss der Probenahmebeutel evakuiert in das Probe-

nahmegerät eingebracht werden. Durch das Herstellen eines Unterdrucks in

dem Gerät füllt sich der Beutel indirekt über den Probenahmeschlauch mit

der zu untersuchenden Luft. Das Gebläse sowie die Akkus befinden sich im

unteren Ende des Probenehmers. Das Gerät besteht aus durchsichtigem

Kunststoff, so kann die Beutelentfaltung optisch kontrolliert werden.

Die Probenahme der Geruchsproben erfolgt unmittelbar vor der Geruchs-

bewertung, so dass die Lagerzeit der Luftproben im Beutel so gering wie

möglich gehalten wird.

Weiterhin kann der Pure Sniff XL als Probendarbietungsgerät für die Ge-

ruchsprobenbewertung benutzt werden (siehe nächstes Kapitel 5.3.2.2).

5.3.2.2 Probendarbietung

Zur Emissionsmessung stehen verschiedene Kammergrößen zur Verfügung.

Im Rahmen von Geruchsprüfungen werden hauptsächlich 1m³- und 3m³-

Prüfkammern eingesetzt. Gemäß DIN ISO 16000-28 gibt es die Möglichkeit der direkten und indirekten Ge-

ruchsbewertung (siehe Kapitel 5.3.2.2.1 und 5.3.2.2.2). Zentraler Schwerpunkt dieser Untersuchung ist die

Überprüfung, ob mit dieser Verfahrensvariante vergleichbare Ergebnisse erzeugt werden können. Das heißt,

sind die Ergebnisse der direkten Bewertung einer Probe vergleichbar mit den parallel ermittelten Ergebnissen

der indirekten Geruchsbewertung über Probenbeutel?

Ein weiterer wesentlicher Punkt bei der Probendarbietung ist die Art des Trichters, mit dem die Geruchspro-

ben bewertet werden. In der Prüfvorschrift ist lediglich der Öffnungswinkel eines Darbietungstrichters aufge-

führt. Um festzustellen, ob die Länge eines Trichters, Einlass- und Auslass-

durchmesser Einflüsse auf die Bewertung haben, wurden zwei verschiedene

Trichterarten für eine Auswahl an Prüfungen zu Vergleichszwecken verwen-

det (siehe Kapitel 5.5.3.2).

5.3.2.2.1 Direkte Bewertung

Wenn der Volumenstrom am Kammerauslass zwischen 0,6 und 1 l/s liegt,

kann die Probenluft direkt über einen Trichter (siehe Abbildung 8) von den

Probanden bewertet werden. Dies ist beispielsweise an einer 3m³-

Prüfkammer möglich. Der eingestellte Luftwechsel muss allerdings mindes-

tens 0,72 h-1 betragen, um einen ausreichend großen Volumenstrom zu

gewährleisten. Die Trichter werden vor jeder Geruchsprüfung thermisch bei

mindestens 65 °C für 24 h gereinigt.

Abbildung 8: Direkte Geruchs-

bewertung an einer

3m³-Prüfkammer.

Abbildung 9: Indirekte Geruchs-

bewertung.

23

5.3.2.2.2 Indirekte Bewertung

Ab einem Prüfkammervolumen von ≤ 3m³ liegt der Volumenstrom am Kammerauslass unterhalb der gefor-

derten 0,6 l/s. Hier muss die Probenluft für die Geruchsbewertung in Beuteln gesammelt werden. Für die

Probendarbietung über den PURE Sniff XL wird dieser an eine Druckluftleitung angeschlossen. Betätigt ein

Proband nun über einen Taster die Funktion »Probendarbietung«, wird Überdruck in dem Gerät erzeugt. Die

Probenluft wird aus dem Beutel gedrückt und dem Probanden über einen Trichter angeboten (siehe Abbil-

dung 9).

5.3.3 Prüfraumanforderungen

Der Hintergrundgeruch des Prüfraums sollte gering genug sein, um eine sachgerechte Geruchsbewertung zu

erlauben, so dass sich keine sensorische Adaption einstellt. Die Geruchsintensität im Raum wird vor Beginn

einer Geruchsprüfung ermittelt und muss ≤ 4 pi sein. Die Temperaturschwankungen während einer Geruchs-

prüfung müssen kleiner ± 3 °C sein. Die Maximaltemperatur im Labor darf nicht mehr als 25 °C betragen bei

einer rel. Luftfeuchte von 50 % ± 5 %. Die Mindestbelüftungsrate von 20 l/s je Person oder eine Luftauss-

tauschrate von 5 h-1 ist notwendig.

5.3.4 Testleiter

Der Versuchsleiter trägt die Verantwortung für die Prüfergruppe und organisiert die Geruchsprüfung. Weiter-

hin ist es wichtig, dass der Testleiter über Erfahrungen im Umgang mit Prüfern und Geruchsbewertungen

verfügt. Weiterhin trägt der Testleiter die Verantwortung für den gesamten Prozessablauf im Hinblick auf die

Vorbereitung der darzureichenden Proben und für die Untersuchungsreihe.

Der Versuchsleiter muss allen Prüfern das Ziel der Prüfung erläutern und den erwarteten Zeitrahmen darle-

gen. Zudem muss er die Bewertung und Registrierung der Daten in der Weise beaufsichtigen, dass keine

Beeinflussung unter den Prüfern angenommen werden kann.

Der Versuchsleiter darf sich niemals an der Bewertung des Probengeruchs beteiligen.

5.3.5 Probanden

Zur Gewährleistung eines unbeeinflussten Geruchssinns müssen alle Probanden vor einer Geruchsmessung

folgende Punkte beachten:

- der Prüfer/die Prüferin muss motiviert sein, seine/ihre Arbeit gewissenhaft auszuführen;

- der Prüfer/die Prüferin muss für die vollständige Untersuchungsreihe verfügbar sein;

- ab 30 min vor und während der Prüfung darf der Prüfer/die Prüferin weder rauchen, essen, trinken

(außer Wasser) noch Kaugummi oder Süßigkeiten zu sich nehmen;

- Die Prüfer müssen großen Wert darauf legen, keine Störungen ihrer eigenen Wahrnehmung oder der

von anderen im Prüfraum auf Grund mangelnder persönlicher Hygiene oder der Verwendung von

Parfüm, Deodorant, Bodylotion oder Kosmetika zu verursachen;

24

- Prüfer, die an einer Erkältung oder irgendwelchen anderen Beschwerden leiden, die ihre Geruchs-

wahrnehmung beeinträchtigen könnten (z. B. allergische Anfälle, Sinusitis), müssen von der Teilnah-

me an den Prüfungen ausgeschlossen werden;

- Die Prüfer müssen im Prüfraum oder in einem Raum mit vergleichbaren Bedingungen 5 min vor dem

Beginn der Prüfungen anwesend sein, um sich an die aktuelle Umgebung des Messraums zu gewöh-

nen;

- Während der Geruchsprüfung ist die Kommunikation der Testpersonen untereinander hinsichtlich

der Ergebnisse zu unterlassen.

Wichtig ist ein hohes Maß an Verantwortungsbewusstsein. Die Testpersonen müssen Ihre Messaufgabe sorg-

fältig und konzentriert durchführen.

5.3.6 Durchführung einer Geruchsprüfung

Die sensorischen Prüfungen in diesem Projekt wurden überwiegend in Kombination mit Emissionsuntersu-

chungen von Produkten für den Innenraum durchgeführt. Es wurden die freigesetzten flüchtigen organischen

Verbindungen und die flüchtigen Aldehyde (chemische Prüfung) einer Probe nachgewiesen. Parallel dazu

wurde die Geruchswahrnehmung eines Produkts im Hinblick auf die Intensität, die hedonische Wirkung und

die Geruchsart (sensorische Prüfung) ermittelt. Die Parameter der sensorischen Prüfung erfolgten immer ent-

koppelt voneinander. Das heißt, dass immer zuerst die Geruchsintensität eines Produkts bestimmt wurde und

erst im Anschluss daran die Bewertung der Hedonik und Geruchsqualität stattfand. In den folgenden Kapiteln

wird die Durchführung sensorischer Prüfungen in Kombination mit Emissionsprüfkammern beschrieben.

5.3.6.1 Empfundene Intensität

Die Methode der empfundenen Intensität lässt sich in die Leistungsprüfung der Probanden, die Bewertung

einer Probe und in ein Training der potentiellen Testpersonen unterteilen. Diese drei Kategorien des Verfah-

rens werden im Folgenden beschrieben.

Leistungsprüfung der Probanden

Zu Beginn jeder Untersuchungsreihe betreten die Probanden den Prüfraum mit dem Wissen, als erstes die

Hintergrundgerüche dieses Raums zu bewerten. Die empfundene Intensität des Prüfraums darf 4 pi nicht

überschreiten.

Danach halten sich die Probanden mindestens 5 Minuten im Prüfraum auf, bevor die eigentliche Geruchsprü-

fung beginnt, um sich an die Umgebungsbedingungen zu gewöhnen.

Anschließend riecht jeder Proband mindestens einmal an der mittleren (6 pi) Aceton-Konzentration.

Danach müssen die Probanden mindestens 2 unbekannte Acetonproben an jedem Prüfungstag bzw. Bewer-

tungstag einstufen. Nachdem der Proband die Beurteilung einer Acetonprobe abgeschlossen hat, erhält die-

ser eine Rückmeldung über die Richtigkeit (1. Antwort). Ein Proband muss die Bewertung wiederholen, wenn

er mit mehr als +/- 2 pi vom tatsächlichen Wert abweicht (2. Antwort). Gelingt es der Testperson auch im

25

zweiten Versuch nicht, den richtigen Wert zu »erriechen«, werden deren Bewertungen von der Ergebnisbe-

rechnung ausgeschlossen. In der DIN ISO 16000-28 ist das Kriterium mit 2 pi angegeben. Somit ist nicht ein-

deutig definiert, ob ein Konfidenzintervall mit dem Wert 2,1 pi noch zulässig ist oder bereits abgelehnt wer-

den müsste. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurde sich darauf geeinigt, dass ein Vertrauensbereich

von 2,1 pi bereits das +/- 2 pi Kriterium nicht erfüllt.

Zudem wurden im Rahmen dieses Projekts die Geruchsbewertungen der Testpersonen markiert, die die Leis-

tungsprüfung nicht bestanden haben. Dennoch durften die Personen weiterhin an der jeweiligen Probenbe-

wertung teilnehmen. Somit wurden zwei Datensätze für jede Geruchsbewertung ermittelt (Rohda-

ten/korrigierte Daten). Die beiden Datensätze wurden dahingehend ausgewertet, inwieweit sich die Ergebnis-

se der Rohdaten und der korrigierten Daten signifikant voneinander unterscheiden (siehe Kapitel 6.10).

Darüber hinaus wurden mit den Daten der Leistungsprüfung weitere statistische Betrachtungen im Hinblick

auf die menschliche Geruchswahrnehmung von Acetonproben durchgeführt. Im Speziellen wurden hier ge-

schlechterspezifische Unterschiede betrachtet, der Mittelwert und die Standardabweichung von insgesamt

988 Probandenantworten einzelner pi-Stufen (3, 6, 9, 12 pi) ausgewertet sowie die Mittelwerte der empfun-

denen Intensität von 134 Geruchsbewertungen gegen die Referenzkonzentration im Bereich zwischen 2 - 15

pi verglichen (siehe Kapitel 6.12).

Weiterhin fließen die Werte der Leistungsprüfung in ein Probandentagebuch ein. Falls ein Proband bei der

Acetonprobenbewertung bei drei aufeinanderfolgenden Kalibrierungen außerhalb der zulässigen Toleranz

liegt, muss die Testperson ein erneutes 5-tägiges Training absolvieren.

Bewertungsverfahren

Nachdem die Acetonleistungsprüfung abgeschlossen ist, kann die eigentliche Geruchsbewertung der Proben

beginnen. Die Probanden riechen zunächst an der unbekannten Probe. Abhängig hiervon entscheiden sie, in

welchen Bereich des Vergleichsmaßstabs sie die empfundene Intensität der unbekannten Probe einordnen

würden. Dabei sollen sie an den entsprechenden Referenzkonzentrationslösungen in aufsteigender Konzent-

ration riechen. Der Bewertungsablauf sollte 90 Sekunden pro Prüfer nicht überschreiten.

Um Adaptationseffekte zu reduzieren, sollten die Testpersonen immer an der Neutralluft riechen (»die Nase

spülen«) bevor sie noch einmal an der Probe oder bevor sie an Referenzlösungen mit geringeren Konzentrati-

onen riechen. Zudem hat der Prüfer generell die Möglichkeit, seine Nase mit Neutralluft zu »spülen«.

Nachdem die Testperson ihre Bewertung abgeschlossen hat, wird diese elektronisch (siehe Bedienungsanlei-

tung Geruchssoftware) aufgezeichnet. Wenn der Prüfer seine Bewertung nicht innerhalb von 90 sec ab-

schließt, kann er seine Bewertung nach einer fünfminütigen Regeneration des Geruchssinns wiederholen.

Am Ende der Bewertung werden über die Auswertesoftware der Mittelwert, die Standardabweichung und

das Konfidenzintervall ermittelt. Der Testleiter kann so direkt ermitteln, ob das +/- 2 pi Kriterium der Prüfung

eingehalten wurde, und somit entscheiden, ob die Prüfungen wiederholt werden müssen.

26

Training

Vorauswahl der Testpersonen:

Zur Eignungsüberprüfung der Probanden wurde zunächst der »Screening-16-test« mit Sniffin‘ Sticks als Kurz-

test durchgeführt. Sniffing Sticks sind Filzstifte, die statt mit Farbstoffen mit einem synthetischen Duftstoff

gefüllt sind. Diese sind nach Angaben des Herstellers gesundheitlich unbedenklich. Der Kurztest nimmt nur

etwa 4-5 Minuten in Anspruch und gibt einen Anhaltspunkt über mögliche vorhandene Riechstörungen

(Hummel 2001).

Bei dem Test wurden insgesamt 16 Gerüche mit jeweils vier Antwortmöglichkeiten dargeboten. Die Personen

müssen sich für die Geruchsqualität anhand der vorgegeben Auswahlmöglichkeiten (forced-choice) entschei-

den. Dabei führten die Prüfungsleiter den Probanden den Stift in etwa 2 cm Abstand für eine Zeit von 2-3

Sekunden mittig an die Nasenöffnung. Es waren maximal vier Fehler erlaubt. Erst nach bestandenem Test

durften die Testpersonen am Training für die Intensitätsbestimmung teilnehmen.

Geruchstraining empfundene Intensität:

Eine Prüfergruppe (Panel) benötigt ein Training, um am Vergleichsmaßstab die empfundene Intensität als

Funktion von Referenzstoffkonzentrationen bewerten zu können. Hierzu gehört auch, dass sich die Prüfer mit

der Art des möglicherweise unbekannten Materialgeruchs des Vergleichsmaßstabs vertraut machen. Dies ist

notwendig, um genaue, reproduzierbare Messungen mit geringen Standardabweichungen zu erreichen.

Ein Probandentraining umfasst fünf Tage. Ein Überblick über das Trainingsprogramm ist in

Tabelle 3 wiedergegeben.

Tabelle 3: Ablaufschema für das Probandentraining.

Trainingstag Thematik Aufgabe

Tag 1 Vorstellung des Schulungsplans

Eingewöhnung 8 Acetonproben

Tag 2

Training

Eingewöhnung an die Bewertung von Innenraummate-

rialien

4 Acetonproben

4 Innenraummaterialien

Tag 3 Training

Eingewöhnung an den Prüfablauf

2 Acetonproben (Kalibrierung)


Tag 4 Prüfablauf für die Ermittlung des Schulungsergebnisses


4 Acetonproben


Tag 5 Prüfablauf für die Ermittlung des Schulungsergebnisses

Auswertung der Schulung


4 Acetonproben


27

Der Versuchsleiter dokumentiert über die gesamte Schulung die Bewertung und Leistung jedes Prüfers. Es ist

unerlässlich, die Versuchspersonen über ihre individuelle Leistung zu informieren, um die Motivation aufrecht

zu erhalten.

Zeigt der Prüfer in den ersten drei Trainingstagen keinen Fortschritt, kann dieser bereits vor Abschluss der

Schulung ausgeschlossen werden.

Bei der Auswertung der Schulungsergebnisse werden die Bewertungen der Acetonproben der beiden letzten

Schulungstage für jeden Prüfer in ein Diagramm nach Bild 1 eingetragen. In diesem Diagramm sind die Ab-

weichungen der Prüfungen vom eingestellten pi-Wert in Toleranzbereichen dargestellt.

Liegt die eingetragene Bewertung auf der gestrichelten

schwarzen Linie, so entspricht der bewertete pi-Wert dem

eingestellten. Der Bereich zwischen den Strich-Punkt-

Linien (grün) stellt den Kernbereich dar. Außerhalb des

Kernbereichs innerhalb der durchgezogenen roten Linien

liegt der Randbereich.

Die Schulung gilt als bestanden, wenn für die acht Ace-

tonproben (der letzten beiden Schulungstage) mindestens

fünf Proben im Kernbereich liegen, maximal drei im

Randbereich und maximal einer im Außenbereich.

5.3.6.2 Hedonik und Geruchsart

Die hedonische Wirkung sowie die Geruchsart der hier

untersuchten Bauprodukte wurden immer im Anschluss

an die Intensitätsbewertung einer Geruchsprobe durchge-

führt. Beide Bewertungsverfahren sind in Kapitel 5.2.3

und 5.2.4 beschrieben.

Abbildung 10: Toleranzbereich für die ermit-

telten Werte der Prüfer zur empfundenen Inten-

sität (X vorher festgelegte empfundene Intensi-

tät, in pi, gemessene empfundene Intensität, in

pi) (DIN ISO 16000-28).

28

Abbildung 11: Flammenionisations-

detektor (FID).

5.3.7 Auswertesoftware

Zur Erfassung und Bewertung der Daten einer Geruchsprüfung wurde

während der Projektlaufzeit ein Programm entwickelt, das im We-

sentlichen aus einer Testleiter- und Probandenplattform besteht. Der

Testleiter kann über ein »web interface« die Proben für die Leis-

tungsprüfung und die zu bewertenden Proben eingeben. Darüber

hinaus können die jeweiligen Probanden ausgewählt werden, die an

einer Geruchsuntersuchung teilnehmen. Die Daten der Probanden

der jeweiligen Bewertung werden dann direkt in ein Probandentage-

buch übermittelt, so dass der Werdegang einer Testperson dokumen-

tiert werden kann. Weiterhin wird dem Testleiter während der Leis-

tungsüberprüfung der Probanden direkt angezeigt, ob eine Testper-

son die Leistungsprüfung bestanden oder nicht bestanden hat. Somit

können die Probanden von einer Prüfung ausgeschlossen werden, die

die Prüfung nicht bestanden haben. Weiterhin werden dem Testleiter

während der Geruchsbewertung der Mittelwert, die Standardabwei-

chung und der 90 % Vertrauensbereich der Probandengruppe angezeigt. Diese Daten werden nach Beendi-

gung der Geruchprüfung in ein excel-Datenfile übermittelt und können entsprechend, ohne Übertragungs-

fehler, für weitere Auswertungen verwendet werden. Das Training der Probanden wird ebenfalls über das

Programm erfasst und ausgewertet, so dass der verantwortliche Testleiter die Trainingserfolge verfolgen

kann.

Die Antwort des jeweiligen Probanden während einer Geruchsprüfung wird direkt über einen Tablet-

Computer, der sich am Vergleichsmaßstab befindet, erfasst. Jeder Proband muss seine Antwort über einen

Button, auf dem der Name der Testperson steht, eingeben. Fehlerhafte Eingaben kann der Proband nochmals

korrigieren.

5.3.8 Acetonbestimmung

Ein wesentlicher Faktor, um verlässliche und vergleichbare Geruchsintensitäten zu ermitteln, ist die Bestim-

mung der absoluten Aceton-Konzentration an den jeweiligen pi-Bewertungsstufen. Gemäß der DIN ISO

16000-28 sind keine Regelungen aufgeführt, um die Aceton-Konzentration der jeweiligen pi-Stufen am Ver-

gleichsmaßstab zu ermitteln. Es wird einzig auf die Abweichung von 0,5 pi hingewiesen, die innerhalb einer

pi-Stufe erlaubt ist. Beispielsweise fehlen in der Norm Anforderungen, wie und mit welcher Art von Messge-

rät die Aceton-Konzentration bestimmt werden soll. Um aber Messwerte zu erzeugen, die auch vergleichbar

mit anderen Laboren sind, war dies ein wesentlicher Aspekt bei der Evaluierung dieses Geruchsbewertungs-

verfahrens. Gerade im Hinblick auf die Einführung dieser Bewertungsmethode in das AgBB-Schema, und

somit als Anforderungskriterium für das Bestehen oder Nichtbestehen eines Bauprodukts, sollte hier ein be-

sonderes Augenmerk auf möglichst vergleichbare absolute Aceton-Konzentrationen gelegt werden.

29

In den folgenden Abschnitten wird auf die Bestimmung von Aceton im Allgemeinen und im Speziellen mittels

Flammenionisationsdetektor eingegangen. Es wurden Untersuchungen mit verschiedenen Messverfahren

durchgeführt sowie verschiedene Messvarianten eines Messgeräts (FID) verwendet.

5.3.8.1 Allgemein

Aceton ist eine ubiquitär vorkommende Substanz im Innenraumbereich

und gehört in die Gruppe der very volatile organic compounds (VVOC).

Die Substanz hat eine relativ hohe Geruchsschwelle von 20 mg/m³ (DIN

ISO 16000-28) und ist somit für innenraumrelevante Fragestellungen

hinsichtlich Geruchsbelästigungen nahezu bedeutungslos. Innenraum-

übliche Aceton-Konzentrationen bewegen sich überwiegend im µg/m³

Bereich. Die Aceton-Konzentrationen an einem Vergleichsmaßstab je-

doch liegen in einem vielfach höheren Bereich (20 - 320 mg/m³). Diese

für Innenräume untypisch hohen Aceton-Konzentrationen machen es

für Analysengeräte, deren Messbereich üblicherweise für geringere Kon-

zentrationen ausgelegt ist, problematisch, »richtige« Messwerte zu er-

mitteln.

Um ein geeignetes Messverfahren zur Einstellung der Aceton-

Konzentrationen am Vergleichsmaßstab zu finden, wurden die am WKI

vorhandenen Analysengeräte bzw. Verfahren zur Bestimmung einer

Acetonkonzentration von ~ 120 mg/m³ (48 ppm) herangezogen. Fol-

gende Analysengeräte/Messverfahren wurden verwendet:

- Sammelmedium DNPH-Kartusche, Analysengerät HPLC/UV

- Flammenionisationsdetektor (FIDPropan) kalibriert auf Propan

- 2 Fotoakustikdetektoren (PADPropan) kalibriert auf Propan

- 1 Fotoakustikdetektor (PADToluen) kalibriert auf Toluen

Acetonprüfgas, mit einer Konzentration von ungefähr 120 mg/m³, wurde in einen Nalophan-Beutel gefüllt.

Die einzelnen Geräte/Kartuschen wurden so schnell wie möglich an den Beutel angeschlossen und die Ace-

ton-Konzentration wurde bestimmt. Die Ergebnisse sind in Kapitel 6.10 dargestellt.

5.3.8.2 Acetonbestimmung mittels Flammenionisationsdetektor (FID)

Die Aceton-Konzentrationen der pi-Stufen am WKI-Vergleichsmaßstab wurden arbeitstäglich mit einem

Flammenionisationsdetektor der Firma Bernath Atomic (Abbildung 11) nachgewiesen.

Die Kalibrierung erfolgt mit Aceton als Prüfgas. Nachdem das Gerät 45 min eingeschaltet ist bzw. eine Be-

triebstemperatur von 200 °C erreicht hat und die Flamme 5 min brennt, kann mit der Kalibrierung begonnen

werden. Zunächst wird der Nullpunkt des Geräts mit synthetischer Luft eingestellt. Die Endpunkteinstellung

erfolgt mit einem Acetonprüfgas im Konzentrationsbereich von 150 mg/m³. Abschließend wird der Messwer-

Abbildung 12: Messstutzen des

FIDs am Trichter des Vergleichs-

maßstabs.

30

tumschalter in die Mittelstellung »MESSUNG« gestellt. Zur Kontrolle der Kalibrierung wird ein zweites Ace-

tonprüfgas (c = 300 mg/m³ = 125 ppm) an den Messstutzen (beheizte Transferline) angeschlossen und über-

prüft.

Da es bisher keine Acetonprüfgase mit DKD-Zertifikat gibt,

erfolgt die Rückführung vierteljährlich mit einem DKD-

zertifizierten Propanprüfgas. Hierbei wird die Kalibrierung

zunächst wie oben beschrieben durchgeführt. Als zusätzlicher

Schritt wird das Propanprüfgas an den Endgasstutzen ange-

schlossen und die Konzentration des Prüfgases bestimmt. Der

Messwert wird danach mit dem Faktor 1,587 auf Propan um-

gerechnet. Der Faktor für die Umrechnung von Aceton auf

Propan wurde für den WKI-FID mittels verschiedener Propan-

und Acetonprüfgase ermittelt und ist somit gerätespezifisch.

Die zulässige Abweichung der Aceton-Konzentration an einer

pi-Stufe beträgt ± 4 ppm.

Nachdem der Vergleichsmaßstab ca. 45 Minuten eingeschaltet ist, kann die Überprüfung der einzelnen Ace-

ton-Konzentrationen an den Trichtern mittels FID durchgeführt werden. Die Bestimmung der Konzentratio-

nen am Vergleichsmaßstab findet arbeitstäglich statt. Dafür wird der Messstutzen des FIDs mittig mit einer

Halterung auf den jeweiligen Trichter positioniert (siehe Abbildung 12). Durch Betätigen des Tasters zur Ein-

stellung der PI-Stufen wird die jeweilige Aceton-Konzentration eingestellt. Sobald die Tastenbeleuchtung

nicht mehr blinkt, liegt am Bewertungstrichter eine konstante Aceton-Konzentration vor. Dieser Messwert

wird dokumentiert.

Anfänglich wurde der FID zum Nachweis von Aceton mit Propanprüfgas kalibriert. Die Messwerte wurden mit

dem vom Hersteller angegebenen Umrechnungsfaktor für Aceton auf die jeweilige Aceton-Konzentration

umgerechnet. Zu einem späteren Zeitpunkt wurde der FID mit Acetonprüfgas kalibriert, um mögliche Fehler-

quellen durch Umrechnungsfaktoren zu minimieren. Eine Darstellung der Konzentrationsbestimmung mit den

unterschiedlichen Kalibriergasen im Vergleich zu den Sollwerten der Aceton-Konzentrationen eines Ver-

gleichsmaßstabs ist in Kapitel 6.10 aufgeführt.

5.3.8.3 Parallele Acetonbestimmung mittels Photoionisations- (PID) und Flammenionisationsdetektors (FID)

Wie in den vorangegangenen Kapitel schon beschrieben, ist ein wesentlicher Punkt bei der Geruchs-

bewertung mittels der Methode der empfundenen Intensität die Messung der absoluten Acetonkon-

zentrationen an den jeweiligen Bewertungsstufen eines Vergleichsmaßstabs. Welche Messgeräte bzw.

Messmethoden dafür verwendet werden sollen, ist in der DIN ISO 16000-28 nicht definiert. Um zu ermitteln,

in welchen Größenordnungen Unterschiede auftreten, wenn von zwei Laboren zwei verschiedene Mess-

geräte mit unterschiedlichen Messprinzipien verwendet werden, wurden zeitgleich Acetonmessungen mit

einem Photoionisationsdetektor (Model: Auer PPM der Firma MSA Auer, Messbereich von 0,1 bis 2000 ppm)

des Bremer Umweltinstituts (BRUMI) und mit dem WKI-FID durchgeführt. Das BRUMI ist ebenfalls akkreditier-

Abbildung 13: 1m³-Glaskammer.

31

tes Prüflabor gemäß DIN ISO 16000-28 und führt Geruchsintensitätsbestimmungen mittels Aceton-

Vergleichsmaßstabs durch. Der PID wird zur arbeitstäglichen Einstellung und Überprüfung des BRUMI-

Vergleichsmaßstabs genutzt. Die Untersuchungen erfolgten mit beiden Messgeräten am WKI-Vergleichs-

maßstab und an zwei Acetonprüfgasen in Stickstoff mit unterschiedlichen Konzentrationsstufen (150 mg/m³/

300 mg/m³). Die Ergebnisse der Vergleichsmessungen sind in Kapitel 6.10.3 dargestellt.

5.3.9 Volumenstrombestimmung an einem Bewertungstrichter

Der geforderte Volumenstrom von 0,6 l/s, der gemäß DIN ISO 16000-28 an einem Bewertungstrichter vorlie-

gen muss, wird arbeitstäglich mit einem Hitzdrahtanemometer überprüft. Da am Trichterauslass turbulente

Strömungsverhältnisse vorherrschen und somit eine Bestimmung des Volumenstroms an dieser Stelle nicht

möglich ist, wird der Volumenstrom über ein Laminarisierungsrohr laminarisiert. Erst dann kann der Volu-

menstrom des Luftstroms mit Hilfe des Anemometers ermittelt werden. Da es für Hitzdrahtanemometer kein

DKD-Zertifikat gibt, wird das Messgerät vierteljährlich mit einem DKD zertifizierten Flügelradanemometer

gegengeprüft.

5.4 Emissionskammerprüfung

Hauptaugenmerk in diesem Forschungsvorhaben war die

Bestimmung der Leistungsfähigkeit des Verfahrens der Ge-

ruchsbewertungsmethode der empfundenen Intensität (DIN

ISO 16000-28, 2012) durch Prüfung unterschiedlicher Bau-

produktgruppen. Hierbei wurden als wesentliche Untersu-

chungsmethoden Emissionsmessungen in 1- und 3m³-Prüf-

kammern gemäß DIN ISO 16000-9 (2008) angewendet. Zen-

traler Schwerpunkt dieses Arbeitsschritts war die Charakteri-

sierung chemischer und sensorischer Emissionen von Baupro-

dukten mit anschließender Bewertung gemäß DIBt/AgBB-

Schema über 28 Tage unter Praxisbedingungen. Zum einen

wurden die flüchtigen Aldehyde und VOCs nachgewiesen und zum anderen die empfundene Intensität, die

Hedonik und die Geruchsart der Produkte ermittelt. Alle chemischen und sensorischen Prüfungen erfolgten

nach 3d, 7d, 14d und 28d.

Da bei Geruchsprüfungen am Bewertungstrichter ein Volumenstrom von mindestens 0,6 l/s vorliegen muss,

können direkte Bewertungen des Geruchseindrucks von Materialien nur ab einer Kammergröße von 3m³

durchgeführt werden. Erst ab einem Kammervolumen von 3m³ ist ab einem Luftwechsel von 0,72 h-1 ge-

währleistet, dass der Volumenstrom ausreichend hoch für die Bewertung ist. Geruchsuntersuchungen in

Kammern kleiner 3m³ müssen über den Umweg der Beutelluftbewertung stattfinden. Die Beutel, die wäh-

rend diesem Vorhaben zur Geruchsbewertung verwendet wurden, bestanden überwiegend aus dem Material

Nalophan.

Abbildung 14: 3m³-Edelstahlkammer.

32

Nalophan-Beutel sind nicht wiederverwendbar und bestehen aus dem polaren und thermoplastischen Kunst-

stoff Polyethylenterephthalat (PET). Für einige Fragestellungen wurden zusätzlich Beutel aus dem Material

Tedlar verwendet. Beutel aus Tedlar bestehen ebenfalls aus einem thermoplastischen Kunststoff, dem Polyvi-

nylfluorid (PVF). Allerdings ist Tedlar wiederverwendbar, nachdem das Material thermisch gereinigt wurde.

Bei einigen Geruchsbewertungen wurde parallel Probenluft in Nalophan- und Tedlar-Beutel gesammelt und

zeitnah durch ein Probandenteam bewertet.

Eine Beschreibung der direkten und indirekten Probenahme befindet sich in Abschnitt 5.3.2.2 Probendarbie-

tung. Hauptaugenmerk bei diesem Arbeitsschritt war ein Vergleich der Ergebnisse der direkten Geruchsbe-

wertung an einer Emissionsprüfkammer mit einer parallel stattfindenden indirekten Geruchsbewertung über

Probenbeutel sowie der Vergleich der VOC-Konzentration in der Prüfkammer mit der Konzentration im Be-

wertungsbeutel. Abbildung 15 zeigt das Prüfschema mit den untersuchten Prüfparametern eines Baupro-

dukts, das zeitgleich in einer 1- und 3m³-Emissionskammer geprüft wurde.

Abbildung 15: Emissionsprüfschema eines Bauprodukts.

33

5.4.1 Auswahl der Bauprodukte

Die Auswahl der Bauprodukte erfolgte mit den an diesem Projekt teilnehmenden Industrieverbänden. Das

Produktspektrum umfasste sowohl flüssige und feste Produkte als auch »geruchlich« auffällige und unauf-

fällige Materialien, so dass möglichst die gesamte Skala (15 pi) der empfundenen Intensität abgedeckt wurde.

Um Bauprodukte untersuchen zu können, die geruchlich auffällig waren, mussten die Produkte extra mit

geruchsrelevanten Komponenten dotiert werden. Die Untersuchungen erfolgten methodenorientiert, da bei

diesem Projekt die Evaluierung der Methode der empfundenen Intensität unter Praxisbedingungen im Fokus

lag und keine produktspezifischen Eigenschaften der hier untersuchten Bauprodukte von Relevanz waren. In

Tabelle 4 sind die Bauproduktgruppen aufgeführt, die während der Projektlaufzeit untersucht wurden.

Tabelle 4: Auswahl der Bauproduktgruppen für die Emissionsuntersuchungen.

Bauprodukt Holzwerk-

stoffe

Dichtstoffe Boden-

beläge

Lacke Bodenbe-

lagskleber

Tapeten

fest/flüssig Fest flüssig fest Flüssig flüssig fest

Anzahl 2 2 2 2 2 2

Verband VHI DBC FEB VdL IVK VDT

5.4.2 Prüfparameter

Obwohl die Untersuchungen hauptsächlich methodenorientiert waren, lag ein weiterer Schwerpunkt in die-

sem Vorhaben auf einer praxisnahen Umsetzung der Geruchsuntersuchungen. Deshalb wurde die Proben-

vorbereitung (Auftragsmenge, Materialfläche) und die Prüfkammerparameter (Kammertyp, Beladung, Luft-

wechsel, flächenspezifische Luftdurchflussrate) der Emissionsuntersuchungen überwiegend gemäß DIBt-

Zulassungsgrundsätzen durchgeführt. Falls keine DIBt-Vorgaben existierten, wurden die Untersuchungen

entweder laut Herstellerangaben geprüft oder es wurden die Angaben gemäß der Vorschrift CEN TC 351

angewendet. In Tabelle 5 sind die Parameter der einzelnen Prüfkammeruntersuchungen aufgeführt. Die Bau-

produkte werden im weiteren Berichtsverlauf nur noch mit BP1 bis BP12 bezeichnet.

34

Tabelle 5: Prüfparameter der einzelnen Bauproduktuntersuchungen.

Material BP1 BP2 BP3

Kammertyp 3m³-Edelstahlkammer 3m³-Edelstahlkammer 3m³-Edelstahlkammer

1m³-Glaskammer 1m³-Glaskammer 1m³-Glaskammer

Beladung [m²/m³] 2 0,58 1,66

Luftwechsel [h-1] 0,72 0,72 0,83

q [m³/m²h] 0,36 1,25 0,5

Bemerkungen Herstellerangaben DIBt-Vorgabe DIBt-Vorgabe

Trichter Trichter A/B Trichter A/B Trichter A/B


Kammertyp 1m³-Glaskammer 1m³-Glaskammer 1m³-Glaskammer

Beladung [m²/m³] 0,05 0,4 227 cm/m³

Luftwechsel [h-1] 0,5 0,5 1

q [m³/m²h] 10 1,25 44

Bemerkungen Herstellerangaben DIBt-Vorgabe Herstellerangaben

CEN TC 351 3d vorkonditioniert DIN ISO 16000 - 9

6,83 g/0,05 m² 134,4 g/0,4 m²

Trichter Trichter A Trichter A Trichter A


Kammertyp 3m³-Edelstahlkammer 1m³-Glaskammer 3m³-Edelstahlkammer

1m³-Glaskammer

1m³-Glaskammer

Beladung [m²/m³] 0,58 227 cm/m³ 0,58

Luftwechsel [h-1] 0,72 1 0,72

q [m³/m²h] 1,25 44 1,25

Bemerkungen DIBt-Vorgabe Herstellerangaben Herstellerangaben

Trichter Trichter A/B Trichter B Trichter B/B


Kammertyp: 3m³-Edelstahlkammer 1m³-Glaskammer 3m³-Edelstahlkammer

1m³-Glaskammer 1m³-Glaskammer

Beladung [m²/m³]: 0,07 1 0,6

Luftwechsel [h-1]: 0,72 0,5 0,75

q [m³/m²h]: 10 0,5 1,25

Bemerkungen: Herstellerangaben gemäß DIBt-Vorgabe ohne Vorkonditionierung

Laborprobe, die zusätzlich

66 g/m²

mit Komponenten dotiert

wurde. 400 g/m²

Trichter: Trichter B/B Trichter B Trichter B/B

q: flächenspezifische Luftdurchflussrate

35

Abbildung 16: Sammelphase Tenax-Röhrchen, Foto (links), Prinzipskizze (rechts).

5.4.3 Geruchsemissionsbewertung von Bauprodukten

Die Geruchsemissionen der Bauprodukte wurden mittels der empfundenen Intensität, der hedonischen Wir-

kung und der Geruchsart ermittelt. Die Geruchsintensität, die hedonische Wirkung und die Geruchsart wur-

den bei jeder Prüfung nacheinander durchgeführt. Eine Beschreibung der Geruchsbewertungsmethoden

befindet sich in dem Kapitel 5.3.6. Hier sei nochmals darauf hingewiesen, dass bei der Ergebnisdarstellung

ein wesentlicher Aspekt die Methodenevaluierung war. Dennoch sind beispielhaft in Kapitel 6.1 die Ergebnis-

se eines Bauprodukts dargestellt. Weitere Ergebnisse sind unter den Punkten der direkten und indirekten

Geruchsbewertung, der Geometrie der Bewertungstrichter sowie der Materialart der Probenbeutel zusam-

mengefasst

5.4.4 Analytik der Luftprobenahme

Zu festgelegten Zeitpunkten wurden Luftproben aus der Emissionsprüfkammer entnommen und auf

VOC/SVOC (gemäß AgBB) sowie die flüchtigen Aldehyde untersucht.

5.4.5 VOC-/SVOC-Analytik mittels TENAX-Probenahme und TD/GC/MS

Die Probenahme zur Bestimmung von VOC/SVOC (gemäß AgBB-Schema) erfolgte mit Hilfe von Edelstahl-

röhrchen, die mit dem Adsorptionsmittel Tenax TA® (grob- und feinkörniges Tenax 20/35; 60/80; Füllmenge

300 mg) gefüllt waren, siehe Abbildung 16. Tenax (2,6-Diphenyl-p-phenylenoxid) ist ein thermisch stabiles

Polymer. Während der Probenahme wurde ein definiertes Luftvolumen von 4 L bei einem Volumenstrom von

150 ml/min durch die Sammelphase geleitet. Bei dieser Untersuchung wurden FLEC-Air-Pumpen vom Typ

1001 der Fa. Chematec eingesetzt. Die Beprobung erfolgte jeweils als Doppelprobenahme. Die flüchtigen

organischen Verbindungen in der Prüfkammeratmosphäre wurden an das Adsorptionsmittel gebunden und

anschließend gemäß DIN ISO 16000-6 mittels Thermodesorption (TD) mit Gaschromato-

graphie/Massenspektrometrie (GC/MS) für den Retentionsbereich C6 - C16 (VOC und TVOC) ausgewertet.

Zusätzlich wurde bei dieser Auswertung auch der Retentionsbereich C16 - C22 (SVOC) ausgewertet.

Für die Analyse gemäß DIN ISO 16000-6 (2012) mittels TD/GC/MS kamen folgende Geräte und Einstellungen

zum Einsatz:

36

Übersicht der eingesetzten Geräte zur VOC-/SVOC-Analytik und Einstellungen:

Thermodesorber: Automatic Thermal Desorption System Typ TD 100; Markes

Gaschromatograph: GC 7890A Series; Fa. Agilent

Säule: DB-5 MS; Fa. Agilent

Länge: 60 m

Durchmesser (innen): 0,25 mm

Filmdicke: 0,25 µm

Eigenschaften: unpolar

Trägergas: Helium (5.0); Fa. Air Liquide

Temperaturprogramm: 32 - 300 °C

Detektor: Mass Selective Detektor 5975 C, Fa. Agilent

Scanbereich: 35 - 500 amu

Die Identifizierung der Einzelstoffe erfolgte anhand der Massenspektren (eigene Datenbank, WILEY 9 und

NIST 08) und Retentionszeitindizes. NIK-Stoffe wurden anhand von käuflichen Originalreferenzsubstanzen in

bestmöglicher Reinheit quantifiziert. Nicht-NIK-Stoffe wurden anhand des Toluolresponse quantifiziert. Alle

Kalibrierstandards wurden in methanolischer Lösung angesetzt und auf Tenax aufgespritzt. Die quantitativen

Ergebnisse der TD/GC/MS-Auswertung wurden für jeden Einzelstoff in der Einheit µg/m³ als Konzentration in

der Prüfkammer errechnet.

5.4.6 Carbonyl-Analytik mittels DNPH-Probenahme und HPLC

Die Bestimmung der flüchtigen Aldehyde (Formaldehyd, Acetaldehyd, Propanal, Butanal) in der Prüfkammer

erfolgte gemäß DIN ISO 16000-3 (2013). Dabei wurden Kartuschen verwendet, die ein mit 2,4-Dinitrophenyl-

hydrazin (DNPH) beschichtetes Sorbens enthalten. In der Luft enthaltene flüchtige Aldehyde bilden mit dem

DNPH einen festen, UV-adsorbierenden Komplex (Hydrazon). Die Luftprobenahme aus der Kammer erfolgte

so, dass ein definiertes Probenvolumen über das DNPH-Sorbens geleitet wurde. Das Probenahmevolumen

betrug 100-120 l. Im Anschluss an die Probenahme wurde die DNPH-Kartusche mit Acetonitril/Wasser 60/40

Vol-% eluiert. Das Eluat wurde anschließend mittels HPLC/UV-Detektor ausgewertet.

Bestimmung von Carbonylverbindungen gemäß DIN ISO 16000-3 mittels HPLC/UV:

HPLC-System: Agilent 1100 Series HPLC

Detektor: Agilent 1100 VWD

Säule: Phenomenex Luna C18(2)

Länge: 250 mm

Durchmesser: 3 mm

Flussrate: 0,55 ml/min

Injektionsvolumen: 20 µl

Gradient: ACN/H2O/THF

Ofentemperatur: 40 °C

37

5.5 Prüfung der Rahmenparameter der Methode der empfundenen Intensität gemäß DIN ISO 16000-28

Ein weiterer Schwerpunkt dieses Forschungsvorhabens war die Prüfung von Rahmenparametern bzw. Prüfpa-

rameter der Methode der empfundenen Intensität. Dies gilt insbesondere, da es sich bei dem in der DIN ISO

16000-28 standardisierten Verfahren der empfundenen Intensität um eine neuere Entwicklung handelt, für

die, anders als bei anderen Prüfverfahren, nur wenige Daten zu Verfahrenskenngrößen existieren. Diese Da-

ten sind zudem mit wenigen Vergleichsmaßstäben, einem Beutelmaterial und einem Probenahmegerät ge-

wonnen worden, wobei zum Teil Kammern zum Einsatz kamen, die den Anforderungen der DIN ISO 16000-9

(2008) nicht genügen. Die folgenden Kapitel beschreiben die Prüfung der Verfahrensvarianten und Anforde-

rungen die gemäß DIN ISO 16000-28 zulässig bzw. einzuhalten sind.

5.5.1 Bestimmung der Hintergrundintensität des Geruchsbewertungsequipments

Störgerüche des Geruchsbewertungsequipments bzw. der Prüfraumluft können Geruchsprüfungen erheblich

beeinflussen. Beispielsweise können zusätzliche Geruchsbeeinträchtigungen der Prüfraumluft dazu führen,

dass die Geruchswahrnehmung der Probanden durch Adaptionseffekte beeinträchtigt wird. Um diese Effekte

bei der Geruchsbewertung auszuschließen bzw. soweit wie möglich zu minimieren, sollte der Hintergrundge-

ruch des Geruchsbewertungsequipments bzw. des Prüfraums bekannt sein.

Laut Norm muss der Hintergrundgeruch der Emissionsprüfkammern und der Probenbehälter unter ≤ 3 pi

liegen. Die Geruchsintensität des Prüfraums soll laut Vorschrift ≤ 4 pi sein.

Um zu ermitteln, ob das am WKI benutzte Geruchsbewertungsequipment den Anforderungen der Norm

entspricht, wurde die empfundene Intensität einiger Prüfkammern, der Beutel sowie die Neutralluft am Ver-

gleichsmaßstab bestimmt. Der Hintergrundgeruch des Prüflabors wird arbeitstäglich durch die Testpersonen

vor jeder Geruchsprüfung bewertet. Die Messergebnisse der Blindwertbestimmungen sind in Kapitel 6.3

(Prüfkammer, Beutel, Prüflabor) und 6.12 (Vergleichsmaßstab) aufgeführt.

5.5.2 Vergleich von Beutel- und Kammerluftproben

Da in der Praxis der überwiegende Teil der Emissionsprüfungen, und somit auch der Geruchsprüfungen, in

Kammern ≤ 3m³ stattfinden, werden Geruchsbewertungen von Bauprodukten hauptsächlich über den Um-

weg mittels Probenbeutel durchgeführt. Deshalb ist die Absicherung dieser Verfahrensvariante, der indirekten

Intensitätsbestimmung von Produkten, von besonderer Bedeutung, um verlässliche Messdaten zu erzeugen.

Laut DIN ISO 16000-28 darf durch den Probenbehälter bzw. Probenbeutel keine Änderung des beprobten

Geruchsstoffes bis zu einer Lagerzeit von 6h verursacht werden. Weiterhin soll laut dem Standard der Behäl-

ter bzw. das Material des Behälters (Beutel) luftdicht, geruchslos, undurchlässig und nicht-adsorbtiv sein.

Zudem sollen die Probenbeutel nach der Probenahme bei einer Temperatur gleich der Prüftemperatur lagern.

Einige dieser Anforderungen für Probenbehälter sollten mit der Bestimmung des VOC-Gehalts der Beutelluft,

wie in den folgenden beiden Abschnitten beschrieben, überprüft werden. Einerseits wurde hier Probenluft in

Beuteln auf deren VOC-Gehalt vor und nach einer Geruchsprüfung untersucht, andererseits, wurde die VOC-

38

Konzentration der Beutelluft über einen definierten Zeitraum bestimmt. Alle Daten wurden mit der dazuge-

hörigen Kammerkonzentration verglichen.

Ein weiterer Grund für die Untersuchung der Beutelluft war die Diskrepanz der Ergebnisse der direkten und

indirekten Geruchsbewertung der ersten Bauproduktprüfungen in diesem Projekt. Bereits bei den ersten

Emissionsuntersuchungen wurde festgestellt, dass die Intensitäten der Kammerluft (direkte Bewertung) im-

mer höher lagen als die Intensitäten mit der parallel stattfindenden Bewertung der Beutelluft (indirekte Be-

wertung).

5.5.2.1 Bauprodukte

Um die VOC-Konzentration der Probenluft im Beutel zu ermitteln, wurden bei einer Vielzahl von Bauproduk-

tuntersuchungen die flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) vor und nach einer Geruchsbewertung

mittels TENAX TA gesammelt und mit anschließender GC/MS nachgewiesen. Die Konzentrationen der VOC-

Untersuchung sowie die Ergebnisse der empfundenen Intensität der Beutelluft wurden mit den dazu-

gehörigen Kammerluftwerten am jeweiligen Bewertungstag verglichen.

Um das Verhalten der VOC-Konzentration der Beutelluft über die Zeit zu ermitteln, wurde Kammerluft 3 mal

in Probenbeutel gefüllt und nach verschiedenen Zeiten Luftproben auf TENAX TA aus dem Probenbeutel

gesammelt.

Die Ergebnisse beider Versuche sind in Kapitel 6.2.1 dargestellt.

5.5.2.2 Einfluss des Beutelmaterials auf die Probenluft

Aufgrund der gesammelten Daten aus den Bauproduktuntersuchungen der Beutelluftproben aus voran-

gegangenem Kapitel (Kapitel 5.5.2.1), wurden Dotierexperimente in Prüfkammern mit einer Auswahl an VOC

durchgeführt.

Ziel dieser Versuche war, die möglichen Effekte der Minderbefunde in der Beutelluft definierter zu ermitteln.

Mögliche Ursachen für die Minderbefunde sind im Folgenden aufgelistet:

Wandeffekte von bestimmten Substanzgruppen

Permeabilität der Beutel

Auch hier wurde die Beutelluftkonzentration über einen bestimmten Zeitraum analysiert und mit denen der

Kammerluft verglichen.

Um den Einfluss des Beutelmaterials auf die Probenluft zu ermitteln, wurden Dotierexperimente mit einer

Auswahl an VOC durchgeführt. Dieses VOC Gemisch (Hexanal, trans-2-Hexenal, Pentansäure, alpha-Pinen,

Ethylhexylacrylat und Diethylenglykoldiacetat) wurde in eine 1m³-Prüfkammer unter statischen Bedingungen

(LW = 0) injiziert. Die Auswahl der Substanzen für das Gemisch erfolgte aufgrund vorangegangener Beutel-

luftuntersuchungen, die bei den Bauproduktprüfungen parallel durchgeführt wurden (siehe Kapitel 5.5.2.1).

Hier wurden Verbindungen aus Substanzgruppen ausgewählt, bei denen sich zum einen die Konzentration

im Beutel maßgeblich verringert hat (Carbonsäuren, ungesättigte Aldehyde, Glykoletheracatete) und zum

39

anderen die Konzentration im Beutel nahezu keine Änderung aufzeigte (einige Monoterpene, gesättigte

Aldehyde). Zudem sollten die Substanzen einen geruchsrelevanten Charakter besitzen um einen möglichst

praxisnahen Bezug zur Geruchsthematik beizubehalten. Nach einer definierten Zeit wurde die Kammerluft in

Nalophan- und Tedlar-Beutel gefüllt. Direkt nach dem Befüllen der Beutel wurde die VOC- Kammer-

konzentration (einmalig direkt nach dem Befüllen der Probenbeutel) und die Beutelluftkonzentration beider

Probenbeutel (Tedlar, Nalophan) über 24 Stunden bestimmt. Nach 24 Stunden wurden die Probenbeutel

dreimal mit gereinigter Luft befüllt und wieder entleert. Nach dem Spülen wurden die mit gereinigter Luft

gefüllten Probenbehälter jeweils in eine 1m³-Prüfkammer eingebracht. Über einen Zeitraum von ungefähr 1

Stunde wurde die VOC-Konzentration der Beutelluft bei einer anfänglichen Kammertemperatur von 23 °C

bestimmt, um dem im Beutel verbliebenden VOC-Gehalt - trotz Spülens - zu bestimmen. Nach ca. 60 min

wurde die Kammertemperatur von 23 °C auf 60 °C erhöht. Über einen Untersuchungszeitraum von ca. 24

Stunden wurden zu definierten Zeiten die VOC-Beutelkonzentration bei 60 °C ermittelt. Die Untersuchungs-

ergebnisse der mit Kammerluft gefüllten Probenbeutel und der mit gereinigter Pressluft beaufschlagten Nalo-

phan- und Tedlarbeutel bei 60 °C sind in Kapitel 6.2.2 dargestellt.

5.5.3 Geruchsbewertung mit verschiedenen Darbietungsmethoden

Weitere Verfahrensvarianten, die die DIN ISO 16000-28 zulässt, sind die unterschiedlichen Materialien, aus

denen die Probenbeutel zur Geruchsbewertung hergestellt werden können, sowie die verschiedenen Trichter-

formen, die für Geruchsbewertungen eingesetzt werden dürfen. Die Untersuchungen beider Bewertungs-

varianten sind in den folgenden Kapiteln beschrieben.

5.5.3.1 Indirekte Intensitätsbewertung mit Probenbeuteln aus Nalophan und Tedlar

Gemäß der Prüfnorm dürfen Probenbeutel für die Geruchsbewertung aus folgenden Materialien hergestellt

werden:

Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer (FEP)

Polyvinylfluorid (PVF, Tedlar®1)) und

Polyethylenterephthalat (PET, Nalophan NA®2)).

In diesem Forschungsvorhaben wurden die Untersuchungen größtenteils mit Beuteln aus dem Material Nalo-

phan durchgeführt. Um jedoch zu ermitteln, ob Unterschiede hinsichtlich der empfundenen Intensität je nach

Wahl des Beutelmaterials auftreten, wurden einige Produktbewertungen parallel mit Beuteln aus Nalophan

und Tedlar durchgeführt. Geruchsbewertungen mit Beuteln aus FEP waren nicht Gegenstand dieser Prüfun-

gen. Die Probenahmen und die Geruchsbewertungen erfolgten so, dass möglichst wenig Zeit, maximal 1,5

Stunden, zwischen der Probenahme und der Geruchsbewertung lagen. Die Ergebnisse dieser Unter-

suchungen sind in Kapitel 6.4 aufgeführt.

40

5.5.3.2 Bestimmung der empfundenen Intensität mit unterschiedlichen Bewertungstrichtern

Ein weiterer wichtiger Punkt, um verlässliche und vergleichbare

Ergebnisse bei Geruchsbewertungen zu produzieren, ist die Ge-

ometrie der Bewertungstrichter. In der DIN ISO 16000-28 wird

lediglich auf das Material und auf den maximalen Öffnungs-

winkel von 12° eines Bewertungstrichters eingegangen. Wel-

chen Einfluss die Trichterlänge, der Durchmesser am Einlass und

Auslass des Trichters sowie die Größe des Öffnungswinkel auf

die Bewertung haben, wurde anhand von zwei unter-

schiedlichen Darbietungstrichtern unter diesem Arbeitspunkt

ermittelt.

Für die Bewertung der Bauprodukte kamen zwei Darbietungs-

trichter (siehe Abbildung 17 und Abbildung 18) zum Einsatz. In ihrer Konstruktion unterschieden sich die

Trichter im Hinblick auf die Trichterlänge, dem Öffnungswinkel und dem Durchmesser am Einlass und Auslass

des Trichters. In Tabelle 6 sind die geometrischen Daten beider Trichterarten aufgeführt.

Die ersten sieben Produktuntersuchungen wurden bei der indirekten Bewertung (Beutelluft) mit Trichter A

durchgeführt. Wohingegen bei vergleichenden Messungen (direk-

te/indirekte Bewertung) in einer 3m³-Prüfkammer, die direkte Bewertung

an der Emissionsprüfkammer immer mit Trichter B durchgeführt wurde.

Weitere fünf Produktuntersuchungen erfolgten sowohl bei der direkten

als auch indirekten Geruchsprüfung mit Trichter B.

Welche Bauprodukte mit Trichter A oder B (indirekte Intensitäts-

bestimmung) bewertet wurden, sind im Folgenden aufgeführt:

Trichter A: BP1, BP2, BP3, BP4, BP8, BP9, BP10.

Trichter B: BP5, BP6, BP7, BP11, BP12.

Zudem wurden auch Untersuchungen durchgeführt, bei denen Beutel-

luftproben derselben Probe mit Trichter A und B während einer Geruchs-

messung bewertet wurden (siehe Kapitel 6.5).

Tabelle 6: Abmaße der im Forschungsvorhaben verwendeten Darbiertungstrichter.

Gesamtlänge

[mm]

Länge Kegel

[mm]

Öffnungs-

winkel [°]

Ø Einlass

[mm]

Ø Auslass [mm]

Trichter A 220 100 12 7 60

Trichter B 310 270 6 20 80

Abbildung 17: Kleiner Bewertungstrichter

(Trichter A).

Abbildung 18: Großer Bewer-

tungstrichter (Trichter B).

41

5.5.4 Strömungsverhältnisse in verschiedenen Bewertungstrichtern

Zusätzlich zur Bestimmung der empfundenen Intensität mit unterschiedlichen Bewertungstrichtern, wurde

das Strömungsverhalten der unterschiedlichen Trichter ermittelt. Die Trichtersimulationen wurden im Zuge

der am WKI angefertigten Dissertation von Jennifer Bartsch (2016) durchgeführt. Für die Strömungsberech-

nungen nach der Durchströmung des statischen Mischers wurde von einer »mittleren« Turbulenz, in einer

Berechnung auch von einer »starken« Turbulenz ausgegangen, da die meisten Rohrströmungen turbulent

sind (Lecheler 2014). Die Berechnungen des Strömungsverhaltens durch den Trichter bzw. der Rohrerweite-

rung erfolgten u.a. aufgrund des geringeren Rechenaufwandes stationär. Die stationäre Strömung ist zeitun-

abhängig (Geschwindigkeit c, der Druck p, die Dichte ρ und die Zähigkeit η). Es wurde die CFD-Software

ANSYS CFX verwendet. Die CAD-Modelle wurden mit dem Programm Catia erstellt.

Es wurden Strömungen durch verschiedene Trichter simuliert. Außerdem erfolgten Strömungsberechnungen

mit Blenden (Blendenweite 10 mm, 15 mm; Blendendicke: 1,5 mm) vor dem Trichter. Da in der Realität an

dem Trichter gerochen werden soll und somit mit dem Kopf und der Nase über die Öffnung gegangen wird,

sollte auch das Strömungsverhalten »mit Kopf« betrachtet werden. Der Abstand der »Nase« bis zum Trich-

terrand wurde auf wenige Zentimeter (»Stirn« bis Trichterrand: 20 cm) festgelegt. Für die Erzeugung der

Geometrie »mit Kopf« vor dem Trichter, wurde ein weiteres großes Volumenelement vor bzw. um den Trich-

ter gelegt, in welches das Luftgemisch hinein strömt. Der Kopf wurde als Hindernis aus dem Volumenelement

geschnitten.

Im Folgenden sind die Rechenparameter und physikalische Randbedingungen definiert. Für die Zuströmung

wurde der untere Rand als »Inlet« und die Rohrvergrößerung als »Opening« mit einem absoluten Druck von

1 bar gewählt, wobei Druckschwankungen am Austrittsrand erlaubt waren (Umgebungsbedingung: »Fern-

feld«). Die Massenflussvorgabe erfolgte am Zuströmrand. Für den Festkörperrand (»Wall«) wurde eine visko-

se Wand (glatt, mit Reibung) gewählt. Die Temperatur des Fluids wurde auf 20 °C festgelegt. Als Turbulenz-

modell wurde das Menter SST (»Shear Stress Transport«)-Modell verwendet, da dieses Modell auch die

Grenzschichtströmung in Wandnähe gut wiedergibt (Lecheler 2014).

5.5.5 Bewertung von Acetonproben

Unter diesem Arbeitspunkt wurden Acetonproben unter verschiedenen Darbietungsbedingungen bewertet.

Beispielsweise sollte hier der Einfluss der rel. Luftfeuchtigkeit von Geruchsproben auf das Bewertungsergebnis

ermittelt werden, da generell bei humansensorsichen Geruchsbewertungsverfahren eine ausreichende Be-

feuchtung der Nasenschleimhäute gewährleistet sein muss. Dies ist ein wichtiger Aspekt der Geruchswahr-

nehmung, damit die Geruchskomponenten die Schleimhaut ungehindert durchdringen können. Allerdings

darf die Feuchte der zu bewertenden Luft weder zu hoch noch zu niedrig sein, da sonst die Flüchtigkeit der

Geruchssubstanzen eingeschränkt wird (siehe auch Kapitel 4.2 Geruchssubstanzen). Daraus folgend ist anzu-

nehmen, dass die Bewertung einer Geruchsprobe feuchteabhängig ist. In der DIN ISO 16000-28 wird aller-

dings einzig auf die klimatischen Bedingungen der Raumluft, in dem die Bewertung der Geruchsproben statt-

findet, eingegangen. Die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit des Luftstroms am VM hingegen sind nicht

definiert.

42

Um zu ermitteln, ob die Feuchte einer Geruchsprobe Einfluss auf das

Bewertungsergebnis hat, wurden Acetonproben mit trockener und

feuchter Luft in Nalophan-Beuteln hergestellt und zeitgleich bewertet.

Zwei Bewertungen wurden mit Beuteln aus Tedlar durchgeführt. Zudem

wurde die Temperatur und Feuchte der zu untersuchenden Proben wäh-

rend der Prüfung bestimmt. Soweit möglich wurde die Aceton-

Konzentration vor und nach der Geruchsbewertung ermittelt.

Da in der DIN ISO 16000-28 nur grobe Vorgaben für die Konstruktion

und Arbeitsweise eines Vergleichsmaßstabs (VM) beschrieben werden,

sollte unter diesem Arbeitspunkt der Vergleich von zwei, in ihrer Bauart

unterschiedlichen, VM durchgeführt werden. Die Versuche wurde mit

dem WKI-Eigenbau-VM (siehe Kapitel 5.3.1.1) und einem kommerziellen

VM (Abbildung 19) durchgeführt. Die Probanden bekamen den kommerziellen VM als Probe angeboten. Der

WKI-VM diente dabei als Vergleichselement. Die wesentlichen Unterschiede der VM sind in Tabelle 7 aufge-

führt.

Der »Vergleich der VM« konnte nur bedingt evaluiert werden, da das kommerzielle Gerät einen starken Ei-

gengeruch hatte.

Auch die Versuche, den Einfluss von feuchter und trockener Acetonluft auf die Geruchswahrnehmung zu

ermitteln, konnten nicht durchgeführt werden, da die Acetonproben mit trockener Luft bereits nach kurzer

Zeit einen Feuchteanstieg verzeichneten. Nach ungefähr 60 min lagen die Feuchtewerte bereits bei 30 -

50 %. Somit konnten keine Aussagen im Hinblick auf die Geruchswahrnehmung von feuchter und trockener

Luft getroffen werden. Dennoch wurden die Untersuchungen durchgeführt und die Ergebnisse in Kapitel 6.6

dargestellt.

Zudem wurden aufgrund der gewonnenen Erkenntnis, dass die Probenbeutel über die Zeit Feuchtigkeit auf-

nehmen, zum einen die Wasserdampfdurchlässigkeit von Nalophan und Tedlar bestimmt (siehe Kapitel 5.5.6)

und zum anderen die rel. Luftfeuchtigkeit von Luft in Nalophan- und Tedlar-Beutel über die Zeit ermittelt

(siehe Kapitel 5.5.7).

Tabelle 7: Wesentliche Unterschiede des WKI-VM zu einem kommerziellen VM.

Befeuchtung Temperatur Acetonquelle Volumenstrom Trichter

WKI VM 50 % 23 °C flüssig 0,9 l/s 2

Kommerzieller VM Keine ungeregelte Heizung gasförmig 0,6 l/s 1

5.5.6 Bestimmung der Wasserdampfdurchlässigkeit von Nalophan und Tedlar.

Aufgrund des Feuchteanstiegs der Beutelluft, wie im vorherigen Kapitel 5.5.5 beschrieben, wurde die Was-

serdampfdurchlässigkeit von Nalophan und Tedlar in Anlehnung an DIN EN ISO 12572:2001 bestimmt.

Abbildung 19: Kommerzieller

Vergleichsmaßstab.

43

Es wurden von jeder Probe (Ø 90 mm) 5 Prüfkörper in Richtung des Dampfstroms dampfdicht in Gefäße ein-

gebracht. Die Gefäße wurden mit einem Trocknungsmittel ausgestattet, so dass sich eine Innenfeuchte von

2 % einstellte (Trockenbereichsverfahren). Alle Gefäße wurden unter konstanten Randbedingungen in ei-

nem Klimaschrank unter 23 °C/50 % r.F. für die gesamte Prüfdauer aufgestellt und in 24-stündigen Zeit-

intervallen zur Ermittlung der durch die Proben diffundierten Wassermasse gewogen.

Die Wägungen wurden so lange fortgeführt, bis die Massenänderung je Zeiteinheit im Rahmen der Mess-

unsicherheit keinen Änderungen mehr unterlag. Die Ergebnisse dieser Prüfungen sind in Kapitel 6.9.

5.5.7 Bestimmung der rel. Luftfeuchte in Nalophan- und Tedlar-Beuteln

Zusätzlich zur Untersuchung der Wasserdampfdurchlässigkeit (siehe Kapitel 5.5.6) wurde die rel. Luftfeuchte

von mit trockener Luft befüllten Probenahmebeuteln bestimmt. Die Probenbeutel für die Versuche waren aus

Tedlar, Nalophan und doppelt Nalophan (Nalophan-Beutel in zweitem Nalophanbeutel). Nach dem Befüllen

wurden die Beutel bei 23 °C und 50 % rel. Luftfeuchtigkeit über einen definierten Zeitraum gelagert. Wäh-

rend der gesamten Versuchsdauer wurden die Temperatur und die rel. Luftfeuchte im Beutel mittels eines

ROTRONIC Datenloggers ermittelt. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in Kapitel 6.8 aufgeführt.

44

6 Auswertung/Ergebnisse

Ziel dieses Forschungsvorhabens war es, die Methode der empfundenen Intensität gemäß DIN ISO 16000-28

auf deren Eignung in der Praxis zu prüfen und Prüfparameter bzw. Rahmenparameter der Methode zu kon-

kretisieren. Die Möglichkeiten und Grenzen der Methode sollen deutlich gemacht werden, insbesondere ihre

Eignung, verlässliche und reproduzierbare Produktbewertungen zu erlauben.

Ein besonderer Schwerpunkt war die Ermittlung von Verfahrenskennwerten, die Rückschlüsse auf eine An-

wendbarkeit zur sicheren Bewertung von Bauprodukten zulassen. Demnach ist das Projekt, und daraus fol-

gernd die Ergebnisdarstellung, vornehmlich methodenorientiert ausgerichtet, wie beispielsweise der Vergleich

der direkten und indirekten Bewertung, die Lagerstabilität der Beutelproben sowie die Verwendung von un-

terschiedlichen Trichterformen und Beutelmaterialien.

6.1 Emissionskammerprüfungen gemäß AgBB-Schema

Da dieses Forschungsvorhaben nicht produktorientiert ausgerichtet war, werden im folgenden Kapitel bei-

spielhaft die Ergebnisse von nur einer Bauproduktprüfung gemäß AgBB-Vorgaben aufgeführt. Alle weiteren

Ergebnisbetrachtungen erfolgen in gesonderten Kapiteln unter dem Gesichtspunkt der Methoden-

evaluierung.

6.1.1 Chemisch-sensorische Ergebnisse eines Bauprodukts

Das hier untersuchte Bauprodukt war ein nicht kommerziell erhältlicher Bodenbelagsklebstoff. Die Probe

wurde vom Hersteller extra für diese Art von Untersuchungen mit Geruchskomponenten dotiert. Die Proben-

vorbereitung sowie die Prüfparameter erfolgten gemäß DIBt-Vorgaben. Das Produkt wurde auf Glas aufge-

tragen und direkt nach dem Applizieren in eine 1- und 3m³-Prüfkammer eingebracht.

Die Bestimmung der chemisch-sensorischen Emissionen erfolgte nach 3d, 7d, 14d und 28d parallel an beiden

Prüfkammern. Die flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) wurden gemäß AgBB-Schema ausgewertet.

An der 1m³-Prüfkammer erfolgte die Geruchsbewertung indirekt über Beutel. An der 3m³-Prüfkammer hin-

gegen wurden direkte und indirekte Geruchsbewertungen zu jedem Probenahmezeitpunkt durchgeführt.

Weiterhin wurde die VOC-Konzentration der Beutelluft vor und nach der Geruchsbewertung ermittelt. Die

Ergebnisse dieser Prüfungen sind in Kapitel 6.2 aufgeführt. Die Prüfparameter der folgenden Emissions-

prüfung sind in Kapitel 5.4.2 aufgeführt.

3m³-Prüfkammeruntersuchung

Ergebnisse der chemischen Prüfung – 3m³-Kammer

In Tabelle 8 und Tabelle 9 sind die Ergebnisse der chemischen Untersuchungen aufgelistet. Abbildung 20

zeigt die Auswertung des BP7 gemäß AgBB-Schema.

45

Tabelle 8: VOC-Ergebnisse BP7 – 3m³-Kammer.

RT CAS-Nr. Substanz Konzentration in µg/m³ nach

3d 7d 14d 28d

5.06 000064-17-5 Ethanol 24 3 6 5

5.35 000067-64-1 Aceton 29 15 21 12

5.39 000067-63-0 2-Propanol 12 6 3 3

9.44 000071-36-3 n-Butanol 15 7 5 5

12.85 000064-19-7 Essigsäure 902 393 135 <1

17.16 000066-25-1 n-Hexanal 5 3 1 1

18.15 000057-55-6 1,2-Propandiol 118 1 <1 <1

19.83 000067-68-5 Dimethylsulfoxid (Toluen) 2646 1229 412 87

22.01 000100-42-5 Styrol 2 <1 <1 <1

22.70 000111-76-2 Butylglykol 6 3 1 1

23.18 000067-71-0 Dimethylsulfon (Toluen) 9 7 3 1

24.03 000080-56-8 alpha-Pinen 38 13 4 3

25.35 000100-52-7 Benzaldehyd 2 1 1 1

26.05 018172-67-3 beta-Pinen 3 1 <1 <1

27.20 000000-06-9 Terpene, sonstige (3-5) (Toluen) 4 1 <1 <1

27.31 000498-15-7 3-Caren 4 1 1 1


27.95 000099-87-6 p-Cymen 7 1 <1 <1

28.13 005989-27-5 Limonen 21 4 3 1

28.24 000000-06-9 Terpene, sonstige (3-5) (Toluen) 3 1 1 <1

28.35 000100-51-6 Benzylalkohol 3 1 1 1


31.08 999062-14-2 Diethylenglykol-monoacetat (Toluen) 4 5 4 2

31.68 000000-06-9 Terpene, sonstige (3-5) (Toluen) 16 7 4 1

32.27 000103-09-3 2-Ethylhexylacetat 6 2 <1 <1




33.71 002682-20-4 2-Methyl-4-isothiazolin-3-on 11 8 5 3

33.91 000112-34-5 Butyldiglykol 1606 1220 703 278



34.94 026172-55-4 5-Chlor-2-methyl-4-isothiazolin-3-on 8 5 2 <1

36.17 000628-68-2 Diethylenglykoldiacetat (Toluen) 55 48 32 18

36.36 035836-73-8 Nopol (Toluen) 39 24 12 5


37.99 000124-17-4 Butyldiglykolacetat 5852 5258 3759 2409


46

38.99 000112-73-2 Dibutyldiglykol (Toluen) 86 62 39 19


42.08 003075-84-1 2,2,5,5-Tetramethylbiphenyl (Toluen) 20 19 17 17

42.22

Methylphenylindan (Toluen) 14 16 14 14

42.38


42.48

Methylbenzylphenol (Toluen) 25 25 35 40

43.17


Summe VVOC (< C6): 65 24 30 20 Summe aller gemessenen Komponenten als TVOC* Originalresponse Wert: 11819 8472 5208 2871 Summe aller gemessenen Komponenten als TVOC Toluen Wert: 9997 7288 4503 2388 Summe SVOC (> C16): 84 86 94 102

(Die tiefgestellt angegebenen Fragmente/Substanzen wurden als Referenz für die Quantifizierung verwendet)

Tabelle 9: Ergebnisse der leichtflüchtigen Aldehyde BP7.

CAS-No. Substanz Konzentration in µg/m³ nach Bestimmungsgrenze

3d 7d 14d 28d [µg/m³]

50-00-0 Formaldehyd 20 8 7 7 2

75-07-0 Acetaldehyd 4 < 3 < 3 < 3 3

123-38-6 Propanal < 3 < 3 < 3 < 3 3

123-72-8 Butanal < 4 < 4 < 4 < 4 < 4

Ergebnisse

results

Ergebnisse

results

Ergebnisse

results

µg/m³ µg/m³ µg/m³

[A] TVOC (C6 - C16) 11786 12 !! ≤ 10 mg/m³ 11,8 !! ≤ 0,3 mg/m³ 8442 8,4 !! ≤ 0,5 mg/m³ 2850 2,9 !! ≤ 1,0 mg/m³

[B] Σ SVOC (C16 - C22) 84 0,08 !! ≤ 0,03 mg/m³ 86 0,09 !! ≤ 0,05 mg/m³ 102 0,1 ≤ 0,1 mg/m³

[C] R (dimensio nslo s/ dimensio nless) 18,474 18,5 !! ≤ 0,5 13,521 13,5 !! ≤ 0,5 3,270 3 !! ≤ 1

[D]Σ VOC o. NIKwithout LCI

2835 2,84 !! ≤ 0,05 mg/m³ 1375 1,38 !! ≤ 0,05 mg/m³ 129 0,1 ≤ 0,1 mg/m³

[E] Σ Cancerogene 0 0,00 ≤ 0,01 mg/m³ 0,000 ≤ 0,001 mg/m³ 0 0,000 ≤ 0,001 mg/m³ 0 0,000 ≤ 0,001 mg/m³

ADAM_2012_08_3

mg/m³ mg/m³ mg/m³

AgBB

Anforderungen

requirements

Abbruchkriterien

break-o ff criteria

mg/m³

keine

none

ProbenbezeichnungName of the sample

ErgebnisüberblickGeneral view of the results

Aktenzeichen beim DIBtFile number of DIBt

PrüfinstitutTesting laboratory

3 Tage (days)

A11979/P41188 (3m³-Kammer)

28 Tage (days)

Fraunhofer Institut für Holzforschung

7 Tage (days)

AgBB

Anforderungen

requirements

keine

none

Abbruchkriterien

break-o ff criteria

keine

none

Wichtige Informationen

(important information)

Tabellenblätter schützen

protect worksheets

Blattschutz aufheben

unprotect worksheets

Abbildung 20: AgBB-Auswertung BP7 – 3m³-Kammerprüfung.

47

Ergebnisse der sensorischen Untersuchung – 3m³-Prüfkammer

Tabelle 10 zeigt eine detaillierte Auswertung einer Geruchsprüfung an einer 3m³-Prüfkammer nach 3d. Die

Geruchsbewertung der Probe erfolgte sowohl direkt an der 3m³-Prüfkammer als auch indirekt über Proben-

beutel. Die aufgeführten Daten beinhalten nur die Probandenantworten, die die Acetonleistungsprüfung

(siehe Kapitel 5.3.6.1) bestanden haben (korrigierte Werte). Die indirekte und direkte Geruchsbewertung der

Bauproduktprobe erfolgte mit Trichtern der gleichen Geometrie (Trichter B) wie in Kapitel 5.5.3.2 beschrie-

ben. Weitere Intensitätsbewertungen einiger Bauprodukte, die mit unterschiedlichen Bewertungstrichtern

durchgeführt wurden, sind in Kapitel 6.5 dargestellt.

Tabelle 10: Korrigierte Ergebnisse des BP7 in einer 3m³-Prüfkammer nach 3d.

3d indirekt 3d direkt

Proband I H Geruchsart I H Geruchsart

Proband 1 9 -2 Holz/Leder 11 -2 Holz/Leder

Proband 2 7 -3 stechend 9 -3 stechend

Proband 3 4 -2 würzig 7 -2 würzig

Proband 4 4 -2 6 -2

Proband 5 5 -1 6 -2

Proband 6 8 -3 Campher o. Eukalyptus 11 -3 Campher o. Eukalyptus

Proband 7 7 0 Eukalyptus, ätherische Öle 8 0 Eukalyptus, ätherische Öle

Proband 8 4 -2 11 -3

Proband 9 4 -2 würzig, Eukalyptus 8 -2 würzig, Eukalyptus, Thymian

Proband 10 5 -1 Eukalyptus 4 -2 stechend

Proband 11 5 -2 Holz, Erde, Rauch 6 -2 Holz, Erde, Rauch

Mittelwert 5,6 -1,8 7,9 -2,1

Stdabw 1,8 0,9 2,4 0,8

VB90% 1,0 0,5 1,3 0,5

I: empfundene Intensität, H: Hedonik

Gemäß DIN ISO 16000-28 dürfen nur Probanden an einer Geruchsbewertung teilnehmen, wenn diese die

arbeitstägliche Leistungsprüfung von zwei unbekannten Acetonproben bestanden haben (siehe Kapitel

5.3.6.1). Im Rahmen dieses Projekts durften die Testpersonen auch bei nicht bestandener Leistungsprüfung

an der Probenbewertung teilnehmen. Somit wurden zwei Datensätze für jede Geruchsbewertung ermittelt

(Rohdaten/korrigierte Daten). Ob der Ausschluss eines Probanden bei nicht bestandener Aceton-Leistungs-

prüfung das Endergebnis einer Geruchsbewertung signifikant beeinflusst, wird in Kapitel 6.10 diskutiert. Eine

48

Zusammenfassung der Rohdaten und der korrigierten Daten über die gesamte Prüfdauer des Bauprodukts 7

(BP7) findet sich in Tabelle 11 und Tabelle 12. Weitere Daten im Hinblick auf die Direktbewertung an einer

Emissionsprüfkammer im Vergleich zur indirekten Probenbewertung über Probenbeutel sind in Kapitel 6.2

aufgeführt. Auf die Unterschiede zwischen dem VOC-Gehalt in einer Prüfkammer und dem VOC-Gehalt in

Probenahmebeuteln wird in Kapitel 6.2 eingegangen.

Tabelle 11: Rohdaten der empfundenen Intensität und der hedonischen Wirkung in einer 3m³-Prüfkammer

des BP7 (direkt und indirekt).

3d indirekt 3d direkt 7d indirekt 7d direkt

Intensität Hedonik Intensität Hedonik Intensität Hedonik Intensität Hedonik

Mittelwert 5,6 -1,8 7,9 -2,1 6,0 -1,0 8,6 -1,1

Stdabw 1,8 0,9 2,4 0,8 3,0 1,1 2,5 1,6

VB90% 1,0 0,5 1,3 0,5 1,5 0,6 1,3 0,8



Mittelwert 4,5 -0,9 8,7 -1,5 5,4 -1,0 8,8 -1,7

Stdabw 2,3 1,0 3,3 1,6 2,8 1,0 4,2 1,6

VB90% 1,1 0,4 1,5 0,7 1,8 0,6 2,6 1,0

Tabelle 12: Korrigierte Daten der empfundenen Intensität und der hedonischen Wirkung in einer 3m³-

Prüfkammer des BP7 (direkt und indirekt).

3d indirekt 3d direkt 7d indirekt 7 d direkt


Mittelwert 5,6 -1,8 7,9 -2,1 6,5 -0,9 8,4 -0,9

Stdabw 1,8 0,9 2,4 0,8 3,0 1,2 2,6 1,7

VB90% 1,0 0,5 1,3 0,5 1,7 0,7 1,5 1,0



Mittelwert 4,7 -0,9 8,7 -1,5 6,6 -1,3 8,4 -1,7

Stdabw 2,6 1,0 3,5 1,6 3,3 1,2 4,7 1,6

VB90% 1,4 0,4 1,9 0,7 2,4 0,8 3,5 1,0

49

1m³-Prüfkammeruntersuchung:

Ergebnisse der chemischen Prüfung - 1m³-Prüfkammer

In Tabelle 13 und Tabelle 14 sind die Ergebnisse der chemischen Untersuchungen in einer 1m³-Prüfkammer

aufgelistet. Abbildung 21 zeigt die Auswertung des dotierten Bodenbelagsklebers gemäß AgBB-Schema.

Tabelle 13: Ergebnisse der VOCs des BP7 – 1m³-Kammer.

RT CAS-Nr. Substanz Konzentration in µg/m³ nach

3d 7d 14d 28d

5.06 000064-17-5 Ethanol 2 2 2 2

5.35 000067-64-1 Aceton 10 12 10 9

9.44 000071-36-3 n-Butanol 10 8 5 4

12.85 000064-19-7 Essigsäure 2232 573 1 <1

17.16 000066-25-1 n-Hexanal 2 2 <1 <1

18.15 000057-55-6 1,2-Propandiol 284 69 9 1

19.83 000067-68-5 Dimethylsulfoxid (Toluen) 5273 2040 489 106

22.70 000111-76-2 Butylglykol 8 4 1 <1

23.18 000067-71-0 Dimethylsulfon (Toluen) 21 19 7 4

24.03 000080-56-8 alpha-Pinen 52 11 2 <1

26.05 018172-67-3 beta-Pinen 3 <1 <1 <1


27.95 000099-87-6 p-Cymen 13 1 <1 <1

28.13 005989-27-5 Limonen 25 3 <1 <1



30.87 000124-19-6 n-Nonanal 2 2 2 1

31.08 999062-14-2 Diethylenglykol-monoacetat (Toluen) 2 4 4 3


32.27 000103-09-3 2-Ethylhexylacetat 14 3 <1 <1




33.71 002682-20-4 2-Methyl-4-isothiazolin-3-on 14 10 6 3

33.93 000112-34-5 Butyldiglykol 2085 1530 900 403



34.94 026172-55-4 5-Chlor-2-methyl-4-isothiazolin-3-on 14 7 3 1

36.17 000628-68-2 Diethylenglykoldiacetat (Toluen) 68 55 39 22

36.36 035836-73-8 Nopol (Toluen) 69 39 16 7


37.99 000124-17-4 Butyldiglykolacetat 6553 5600 4256 2848


50

38.99 000112-73-2 Dibutyldiglykol (Toluen) 120 77 45 24


42.08 003075-84-1 2,2,5,5-Tetramethylbiphenyl (Toluen) 20 18 16 15

42.22


42.38


42.48


43.17


Summe VVOC (< C6): 12 14 12 11 Summe aller gemessenen Komponenten als TVOC* Originalresponse Wert: 17596 10364 5888 3463 Summe aller gemessenen Komponenten als TVOC Toluen Wert: 14331 8879 5172 3141 Summe SVOC (> C16): 83 86 84 93

(Die tiefgestellt angegebenen Fragmente/Substanzen wurden als Referenz für die Quantifizierung verwendet)

Tabelle 14: Ergebnisse der leichtflüchtigen Aldehyde des BP7 - 1m³-Kammer).

CAS-No. Substanz Konzentration in µg/m³ nach Bestimmungsgrenze

3d 7d 14d 28d [µg/m³]

50-00-0 Formaldehyd 34 6 5 3 2

75-07-0 Acetaldehyd < 3 < 3 < 3 < 3 3

123-38-6 Propanal < 3 < 3 < 3 < 3 3

123-72-8 Butanal < 4 < 4 < 4 < 4 4

Abbildung 21: AgBB-Auswertung des BP7 – 1m³-Kammerprüfung.

51

Ergebnisse der sensorischen Prüfung - 1m³-Prüfkammer:

Tabelle 15: Rohdaten der empfundenen Intensität und der Hedonik in einer 1m³-Prüfkammer (BP7).

3d indirekt 7d indirekt 14d indirekt 28d indirekt


Mittelwert 6,8 -1,8 6,2 -1,0 4,7 -0,3 6,9 -1,3

Stdabw 2,7 0,9 2,7 1,1 2,3 1,2 3,1 1,2

VB90% 1,5 0,5 1,4 0,6 1,1 0,6 1,9 0,8

Tabelle 16: Korrigierte Daten der empfundenen Intensität und der Hedonik in einer 1m³-Prüfkammer (BP7).

3d indirekt 7d indirekt 14d indirekt 28d indirekt


Mittelwert 6,8 -1,8 6,2 -0,9 5,0 -0,3 6,6 -1,3

Stdabw 2,7 0,9 2,6 1,2 2,4 1,2 3,3 1,2

VB90% 1,5 0,5 1,5 0,7 1,3 0,6 2,4 0,8

Zusammenfassung der Ergebnisse des BP7 (1- und 3m³-Kammerprüfung):

Die Probe war eine sehr starke Quelle an flüchtigen

organischen Verbindungen mit einer VOC-

Konzentration von 2871 µg/m³ (3m³-Kammer) und

3463 µg/m³ (1m³-Kammer) über die gesamte Test-

dauer von 28 Tagen. Es wurden keine chronisch und

akut toxischen Substanzen freigesetzt (Nachweis-

grenze 1 µg/m³). Die emittierenden Hauptkom-

ponenten des Bauprodukts waren Dimethylsulfoxid,

Glykole sowie Glykoletheracetate. Geruchsrelevante

Komponenten wie Essigsäure, Nopol und Terpene

wurden über die gesamte Prüfzeit in geringen Men-

gen nachgewiesen. Da die Emissionsuntersuchung

und die VOC-Auswertung der Bauprodukte bei diesem

Projekt gemäß AgBB-Vorgabe durchgeführt wurden,

sind einige geruchsrelevante Komponenten dieser Probe gemäß AgBB-Vorgaben unter der Gruppe der Ter-

pene zusammengefasst. Da diese Komponenten für weitere Untersuchungen relevant waren, wurden diese

Komponenten mit der Originalreferenz, soweit vorhanden, quantifiziert. Bei diesen Substanzen handelt es

sich um alpha-Phellandren, alpha-Terpinen, Fenchol, alpha-Terpineol, Verbenon, Longifolen und Zingiberen.

Abbildung 22: VOC-Konzentrationen der Haupt-

emittenten des BP7 in einer 3m³-Prüfkammer über

28 d.

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

3d 7d 14d 28d

VO

C K

onze

ntr

ation [

µg/m

³]

∑ Glykole, -etheracetate

Dimethylsulfoxid

Essigsäure

∑ Terpene

Nopol

52

Abbildung 24: Empfundene Intensität BP7 (direkte und

indirekte Bewertung). Parallele Untersuchung in

einer 1- und 3m³-Prüfkammer über 28d.

0

3

6

9

12

15

3d 6d 7d 14d 28d

Em

pfu

nd

en

e In

ten

sitä

t [p

i]

3 m³ Kammer

3 m³ Beutel

1 m³ Beutel

11P 11P 12P15P 10P

Abbildung 22 zeigt die VOC-Konzentrationen der geruchsrelevanten Substanzen sowie der Hauptemittenten

des dotierten Bodenbelagsklebers in einer 3m³-Prüfkammer über eine Prüfdauer von 28 d.

In den folgenden Abbildungen sind die unter-

schiedlichen Geruchsbewertungsvarianten

(Rohdaten) des dotierten Bauprodukts gegen-

übergestellt. Die Diagramme unterliegen fol-

gender Farbnomenklatur: Blau markiert sind

die Ergebnisse der 3m³-Kammerprüfung.

Grün sind die Untersuchungen in der 1m³-

Prüfkammer dargestellt. Die gestrichelten

Linien zeigen das Emissionsverhalten der Pro-

be in einer 1- und 3m³-Prüfkammer. Die

durchgezogenen Linien stellen die Ergebnisse

der empfundenen Intensität dar.

Abbildung 23 zeigt das Emissionsverhalten

der empfundene Intensität und der VOC-

Konzentration des BP7 über einen Messzeitraum von 28d (Rohdaten). Die VOC-Konzentration in beiden Prüf-

kammern zeigt ein normales Abklingverhalten für Produkte dieser Art, wohingegen die Geruchsintensität sich

über die gesamte Prüfdauer auf einem relativ ähnlichen Intensitätsniveau zwischen 6,9 – 4,5 pi (indirekte

Bewertung) und 8,8 – 7,9 pi (direkte Bewertung) über 28d bewegt. Vergleicht man die Geruchsintensitäten

der Geruchsbewertungen (direkt/indirekt) aus der 3m³-Kammerprüfung, liegen die Intensitätsunterschiede

zwischen 4,2 – 2,3 pi, wohingegen die indirekten Bewertungen aus beiden Prüfkammeruntersuchungen sich

auf einem ähnlichen Intensitätsniveau bewegen.

In Abbildung 24 sind die Ergebnisse der direkten

und indirekten Bewertung der empfundenen

Intensität (Rohdaten) in einer 1m³- und 3m³-

Prüfkammer über 28d als Säulendiagramm dar-

gestellt. Der aufgeführte Fehlerindikator ist das

90 %-Konfidenzintervall. Die Vertrauensbe-

reiche der direkten Bewertungen liegen zwi-

schen 1,3 – 2,6 pi und der indirekten Bewertun-

gen bei 1,0 – 1,8 pi. Somit wird das +/- 2 pi-

Kriterium gemäß DIN ISO 16000-28 für Intensi-

tätsmessungen bei den indirekten Bewertungen

erfüllt. Hingegen liegt bei der direkten Bewer-

tung der Vertrauensbereich bei der Prüfung

nach 28d bei 2,6 pi. In diesem Fall hätte die

Prüfung nach 28d direkt an der Kammer wie-

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

0

3

6

9

12

15

3d 7d 14d 28d

VO

C K

onzentr

ation [

µg/m

³]

Em

pfu

ndene Inte

nsi

tät

[pi]

Prüfdauer

3 m³ Kammer direkt

3 m³ Beutel indirekt

1 m³ Beutel indirekt

∑ VOC 3m³ Kammer

∑ VOC 1m³ Kammer

Abbildung 23: Empfundene Intensität (Rohdaten) und VOC-

Konzentration (BP7). 1- und 3m³-Kammer Prüfung über 28d.

53

derholt werden müssen. Die Daten in den grauen Kästchen stellen die Anzahl der Testpersonen dar, die an

der jeweiligen Geruchsprüfung teilgenommen haben.

Bewertet man das Bauprodukt gemäß AgBB-Schema, würde die Probe die VOC-Anforderungen nach 3 und

28 Tagen nicht bestehen. Die Intensität und die Hedonik beider Kammerprüfungen hingegen würden unter-

halb der vorgeschlagenen AgBB-Anforderungen von 9 pi + 2 pi für die Geruchsintensität und -1,2 - 0,8 für

die hedonische Wirkung liegen (Müller et al. 2011).

6.1.2 Zusammenfassung der Emissionsprüfungsergebnisse aller untersuchten Bauprodukte

Während der gesamten Projektlaufzeit wur-

den zwölf Bauprodukte untersucht. Die Pro-

benauswahl, die Prüfparameter sowie die

Versuchsdurchführung dieser Prüfungen sind

in Kapitel 5.4 beschrieben. In Tabelle 17 sind

alle Ergebnisse (TVOC-Wert, SVOC-Wert, R-

Wert, die empfundene Intensität (I), Hedonik

(H) nach 3d und 28d unter AgBB-Anforder-

ungen aufgeführt. Unter den geprüften Pro-

ben waren niedrige, moderate sowie starke

VOC-Quellen. Mit den 12 Bauprodukten

wurden insgesamt 19 Kammerprüfungen

durchgeführt und gemäß AgBB-Vorgaben

ausgewertet (siehe Abbildung 25). Von den

19 Untersuchungen würden 10 Emissions-

prüfungen die chemischen AgBB-Anforder-

ungen nicht erfüllen. Die vorgeschlagenen

Kriterien für die Geruchsintensität gemäß AgBB-Schema von 9 pi + 2 pi würden zwei direkt bewertete Prü-

fungen nicht erfüllen, wohingegen die dazugehörigen indirekten Bewertungen unterhalb von 11 pi liegen

und somit die AgBB-Anforderungen im Hinblick auf die Geruchsbewertung erfüllen würden. Von den zwei

abgelehnten Geruchsprüfungen würde eine Probe sowohl die chemischen als auch die sensorischen AgBB-

Kriterien nicht bestehen. Demnach wäre dieses Produkt bereits durch die chemische AgBB-Prüfung nicht zu-

gelassen worden. Die andere Emissionsprüfung erfüllt die chemischen AgBB-Anforderungen, die sensorischen

Kriterien hingegen werden nicht eingehalten. Folglich würde von 19 Untersuchungen nur eine Untersuchung

im Hinblick auf die Geruchsbewertung das AgBB-Schema nicht erfüllen, obwohl die chemischen Kriterien der

Prüfungen erfüllt wurden. Somit wurden durch die zusätzlichen sensorischen Untersuchungen gemäß AgBB-

Vorgaben ~ 5 % der Prüfungen herausgefiltert.

Abbildung 26 zeigt die Ergebnisse der empfundenen Intensität der Proben, die parallel in einer 1m³- und

3m³-Prüfkammer durchgeführt wurden. Die gestrichelt dargestellten Kurven sind die Geruchsintensitäten der

direkten Bewertungen an einer 3m³-Prüfkammer. Die durchgezogenen Linien sind die indirekten

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Hed

on

ik

Empfundene Intensität [pi]

Vorschlag

Abbildung 25: Empfundene Intensität vs. Hedonik nach 28d

von 19 Kammerprüfungen im Hinblick auf die vorgeschlage-

nen sensorischen AgBB-Anforderungen.

54

Tabelle 17: Zusammenfassung der Ergebnisse der chemisch-sensorischen Untersuchungen von 12

Bauprodukten unter AgBB-Anforderungen nach 3 und 28d.

Material Proben-

darbietung

3d 28d

TVOC Intensität Hedonik TVOC SVOC R-Wert Intensität Hedonik

[µg/m³] [pi] - [µg/m³] [µg/m³] [pi] -

BP1 - 3-m³ direkt 9171 14 nb 3950 < 1 9,50 12 -2

BP1 - 3-m³ indirekt * 10 nb * * * 7 -1

BP1 - 1-m³ indirekt 9170 10 nb 3126 < 1 7,50 7 0

BP2 - 3-m³ direkt 245 11 -3 111 5 0,17 12 -3

BP2 - 3-m³ indirekt * 4 -1 * * * 6 -1

BP2 - 1-m³ indirekt 213 5 -1 131 < 1 0,20 5 0

BP3 - 3-m³ direkt 17740 11 -3 250 < 1 0,10 8 -2

BP3 - 3-m³ indirekt * 4 -1 * * * 1 1

BP3 - 1-m³ indirekt 17808 5 -1 259 < 1 0,10 2 0

BP4 - 3-m³ direkt 28 10 -2 8 < 1 0,02 11 -2

BP4 - 3-m³ indirekt * 2 -1 * * * 2 0

BP4 - 1m³ indirekt 16 2 -1 6 < 1 0,02 2 0

BP5 - 3-m³ direkt 819 7 0 384 < 1 0,28 7 0

BP5 - 3-m³ indirekt * 6 0 * * * 5 0

BP5 - 1-m³ indirekt 1673 5 -1 829 < 1 0,62 5 -1

BP6 - 3-m³ direkt 981 11 -2 10 < 1 0,014 8 -1

BP6 - 3-m³ indirekt * 10 -2 * * * 5 0

BP6 - 1-m³ indirekt 697 8 -2 < 1 < 1 < 0,00 2 0

BP7 - 3-m³ direkt 11772 8 -2 2850 102 3,27 9 -2

BP7 - 1-m³ indirekt * 6 -2 * * * 5 -1

BP7 - 1-m³ indirekt 17489 7 -2 3435 93 3,97 7 -1

BP8 - 1-m³ indirekt 1629 6 -1 107 25 0,06 1 0

BP9 - 1-m³ indirekt 705 9 -1 32 29 0,04 3 -1

BP10 - 1-m³ indirekt 405 5 1 27 11 0,03 1 0

BP11 - 1-m³ indirekt 537 3 0 87 237 0,05 2 0

BP12 - 1-m³ indirekt 28254 7 -2 681 < 1 0,19 3 -1

I: Empfundene Intensität, H: Hedonik, *: Ergebnisse siehe 3m³-Kammerprüfung derselben Probe, nb: nicht bestimmt

55

Abbildung 27: TVOC-Werte der Bauprodukte 1 – 7, die parallel in 1- und 3m³-Kammern über 28d untersucht

wurden.

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

3d 7d 14d 28d

TV

OC

-Wert

[µg/m

³]

Prüfdauer [d]

BP1_3m³

BP1_1m³

BP3_3m³

BP3_1m³

BP7_3m³

BP7_1m³

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

3d 7d 14d 28d

TVO

C-W

ert [

µg/m

³]

Prüfdauer [d]

BP2_3 m³

BP2_1m³

BP4_3 m³

BP4_1m³

BP5_3m³

BP5_1m³

BP6_3m³

BP6_1m³

Bewertungen mit Probenluft aus 1- und 3m³-Prüfkammern. Die Abbildung stellt dar, dass bei den geprüften

Materialien die gemessenen Intensitäten über einen großen Wertebereich verteilt waren, so dass die Bewer-

tungsskala weitestgehend ausgenutzt wurde. Die Geruchsintensitäten bei der direkten Bewertung an den

3m³-Prüfkammern lagen immer höher als die Intensitäten bei der indirekten Geruchsbewertung über die

Beutelluft, wohingegen die VOC-Werte der parallelen Prüfungen untereinander bei fast allen Proben ver-

gleichbar waren (siehe Abbildung 27). Nur Bauprodukt 5 zeigt hinsichtlich des TVOC-Werts der beiden Unter-

suchungen Unterschiede, die zwischen 500 – 800 µg/m³ über die gesamte Testdauer von 28d liegen.

Abbildung 26: Empfundene Intensität (Rohdaten) über eine Prüfdauer von 28d (direkte und indirekte

Bewertung).

0

3

6

9

12

15

3d 7d 14d 28d

Empf

unde

ne In

tens

ität

[pi]

Testdauer

Intensität - Kammer/Beutel3 m³ Kammer BP1

3 m³ Beutel BP1

1 m³ Beutel BP1

3 m³ Kammer BP2

3 m³ Beutel BP2

1 m³ Beutel BP2

3 m³ Kammer BP3

3 m³ Beutel BP3

1 m³ Beutel BP3

3 m³ Kammer BP4

3 m³ Beutel BP4

1 m³ Beutel BP4

3 m³ Kammer BP5

3 m³ Beutel BP5

1 m³ Beutel BP5

3 m³ Kammer BP6

3 m³ Beutel BP6

1 m³ Beutel BP6

3 m³ Kammer BP7

3 m³ Beutel BP7

1 m³ Beutel BP7

56

Die hedonische Wirkung über die empfundene Intensität aller untersuchten Produkte ist in Abbildung 28

dargestellt. Trägt man die hedonische Wirkung über die Intensität auf, so ist festzustellen, dass bei einer ho-

hen Intensität die hedonische Wirkung überwiegend im unangenehmen Bereich liegt.

Abbildung 28: Hedonische Wirkung vs. empfundene Intensität (Rohdaten) der untersuchten Bauproduk-

te über eine Prüfdauer von 28d.

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

hed

on

isch

e W

irku

ng


Hedonik/Intensität - Überblick3 m³ Kammer BP1

3 m³ Beutel BP1

1 m³ Beutel BP1

3 m³ Kammer BP2

3 m³ Beutel BP2

1 m³ Beutel BP2

3 m³ Kammer BP3

3 m³ Beutel BP3

1 m³ Beutel BP3

1 m³ Beutel BP8

1 m³ Beutel BP9

1 m³ Beutel BP10

3 m³ Kammer BP7

3 m³ Beutel BP7

1 m³ Beutel BP7

1 m³ Beutel BP11

3 m³ Kammer BP5

3 m³ Beutel BP5

1 m³ Beutel BP5

3 m³ Kammer BP6

3 m³ Beutel BP6

1 m³ Beutel BP6

1 m³ Beutel BP12

3 m³ Kammer BP4

3 m³ Beutel BP4

1 m³ Beutel BP4

57

Abbildung 29: Empfundene Intensität von Bauprodukten, die indirekt und direkt nach 3d (links) und 28d

(rechts) bewertet wurden.

0

3

6

9

12

15

BP1 BP2 BP3 BP4 BP5 BP6 BP7

Emp

fun

den

e In

tnes

ität

[p

i] 3d direkt

3d indirekt großer Trichter

3d indirekt kleiner Trichter

0

3

6

9

12

15

BP1 BP2 BP3 BP4 BP5 BP6 BP7

Em

pfu

ndene Intn

esi

tät

[pi]

28d direkt

28d indirekt großer Trichter

28d indirekt kleiner Trichter

6.2 Ergebnisse der Vergleichsprüfungen Kammer- und Beutelluftproben

Um vergleichbare und zuverlässige Ergebnisse zu erhalten, ist die Absicherung der Methodenvariante der

indirekten und direkten Geruchsbewertung von Bauprodukten ein wesentlicher Punkt bei der Bestimmung

von Geruchsemissionen. Die empfundene Intensität eines Bauprodukts darf laut DIN ISO 16000-28 mittels

direkter Bewertung an einer Prüfkammer oder über Probenbeutel ermittelt werden. Ob eine Probe direkt

oder indirekt bewertet werden kann, hängt von der Kammergröße, in der die Prüfung stattfindet, ab. Eine

direkte Probenbewertung kann nur an Kammern mit einem Volumen ≥ 3m³ erfolgen, da nur dann ein ausrei-

chend großer Volumenstrom von 0,6 l/s zur Bewertung vorliegt. Bei Emissionsprüfkammern mit geringerem

Volumen muss Probenluft in Beutel gezogen werden, die wiederum über ein Probenahmegerät den Testper-

sonen zur Bewertung angeboten wird (siehe Kapitel 5.3.2.2).

Da diese Methode in das AgBB-Schema implementiert werden soll und die Emissionsprüfungen gemäß AgBB-

Schema überwiegend in Kammern < 3m³ stattfinden, wird die Intensitätsbestimmung solcher Unter-

suchungen hauptsächlich über den Umweg der Beutelbewertung stattfinden müssen. Eine Geruchs-

bewertung bzw. eine Emissionsprüfung gemäß AgBB-Vorgaben in Kammern > 3m³ würde den Aufwand

beträchtlich erhöhen.

Um zu beurteilen, ob diese Methodenvarianten vergleichbare Ergebnisse liefern, wurden einige Produkte an

derselben Kammer direkt und indirekt bewertet. Zudem wurden die VOC-Konzentrationen der Kammerluft

und der Beutelluft verglichen (siehe Kapitel 6.2.1). Weitere Untersuchungen erfolgten mit Kammerluft, die

mit einer Auswahl an Substanzen dotiert wurde (siehe Kapitel 6.2.2). Die Beutel, die vornehmlich für die Un-

tersuchungen benutzt wurden, waren aus dem Material Nalophan. Zudem wurden einige Prüfungen mit

Beuteln aus dem Material Tedlar durchgeführt. In diesen Fällen wurden die Daten gesondert markiert.

6.2.1 Direkte und indirekte Geruchsbewertung von Bauprodukten

Abbildung 29 zeigt die empfundenen Intensitäten von Proben, die parallel direkt und indirekt bewertet wur-

den. Die Geruchsbewertungen erfolgten mit Probenluft direkt aus einer 3m³-Prüfkammer und mit Probenluft,

die aus derselben Prüfkammer in Beuteln gesammelt wurde. Beide Bewertungsvarianten erfolgten unmittel-

58

Abbildung 30: Empfundene Intensität direkte vs. indirekte Be-

wertung.

0

3

6

9

12

15

0 3 6 9 12 15

Empf

unde

ne In

tens

ität [

pi] d

irekt

e Be

wer

tung

Empfundene Intensität [pi] indirekte Bewertung

kleiner Trichtergroßer Trichter

bar nacheinander mit demselben Probandenteam. Der Zeitraum zwischen Entnahme der Beutelluftproben

und der Bewertung der Beutelproben wurde so kurz wie möglich gehalten, lag aber nie über 1,5 Stunden. In

Abbildung 29 sind grün/grün schraffiert die indirekt ermittelten Geruchsintensitäten dargestellt. Grün schraf-

fiert markiert sind die Bewertungen mit einem kleinen Trichter (Trichter A siehe 5.5.3.2 Tabelle 6). Die grün

dargestellten Säulen sind die Geruchsintensitäten, die mit einem größeren Bewertungstrichter (Trichter B

siehe 5.5.3.2 Tabelle 6) ermittelt wurden. Die blauen Säulen zeigen die Ergebnisse der direkten Geruchs-

bewertung an einer Prüfkammer (Trichter B). Die Ergebnisse zeigen deutliche Unterschiede hinsichtlich Beu-

telluft- und Kammerluftbewertung. Auch die Wahl der Trichtergröße hat einen Einfluss auf die empfundenen

Intensitäten, wie die Messwerte in Abbildung 30 darstellen.

Im Abbildung 30 wurden die Intensitäten der direkten und indirekten Bewertungen von 31 Prüfungen mit-

einander verglichen. Die Beutel für die indirekten Bewertungen waren aus dem Material Nalophan. Die blau

dargestellten Datenpunkte (17 Messwerte) wurden mit zwei verschiedenen Trichtern (kleiner (A) und großer

(B) Trichter) erzeugt (siehe Kapitel 6.5). Der kleinere Bewertungstrichter (Trichter A) wurde für die indirekte

Bewertung der Beutelluftproben und der große Trichter (B) für die direkte Bewertung genommen. Grün mar-

kiert sind die Messwerte (14 Datenpunkte), die mit Trichtern derselben Geometrie und Größe erzeugt wur-

den. Hier wurde sowohl die direkte als auch die indirekte Geruchsbestimmung mit Trichter B durchgeführt

(siehe Kapitel 6.5).

Wären die beiden Verfahrensvarianten

(Kammer- zu Beutelbewertung) mit-

einander vergleichbar, so müssten sich die

Daten um die schwarz gestrichelte Linie

bewegen. Betrachtet man alle Daten-

punkte des Diagramms, gibt es keine

Übereinstimmung der direkten und indi-

rekten Bewertung. Die blauen Daten-

punkte (Trichter A) zeigen größere Abwei-

chungen (-4 bis -10 pi) von der direkten

Bewertung, als die Geruchsintensitäten,

die mit dem größeren Trichter B (-1 bis -4

pi) ermittelt wurden (grüne Datenpunkte).

Somit gibt es keine gute Übereinstimmung

bei den hier parallel durchgeführten direk-

ten und indirekten Intensitätsbewer-

tungen. Die direkten Bewertungen an der Prüfkammer ergeben immer höhere Intensitäten als die Bewertun-

gen über Nalophan-Beutel. Demnach führt diese Verfahrensvariante gemäß DIN ISO 16000-28 zu nicht ver-

gleichbaren Intensitätsergebnissen bei Produktuntersuchungen, die unter gleichen Prüfparametern parallel

durchgeführt wurden.

59

Abbildung 31: Abweichungen der empfundenen Intensität direkte zu

indirekter Bewertung [pi].

-15

-12

-9

-6

-3

0

3

6

9

12

15

0 5 10 15 20 25 30 35A

bw

eich

un

g [

pi]

Probe

kleiner Trichter großer Trichter

MWMW

In Abbildung 31 sind die em-

pfundene Intensitäten der direkten

und indirekten Intensitätsbewer-

tung nochmals als Abweichung in

pi dargestellt. Wobei hier die direk-

te Bewertung an der Emissions-

prüfkammer als Sollwert definiert

wurde und immer mit einem gro-

ßen Trichter (Trichter B) durch-

geführt wurde. Je nach Trichter-

wahl (kleine/große Trichter siehe

Kapitel 5.5.3.2 Tabelle 6) sind die

Abweichungen der empfundenen

Intensitäten unterschiedlich groß.

Auch hier lässt die DIN ISO 16000-28 zu viel Varianz bei der Wahl der Trichtergeometrie. In der Norm ist le-

diglich die Trichteröffnung mit 12° reglementiert. Länge und Eingangsdurchmesser des Bewertungstrichters

werden beispielsweise nicht beschrieben, sind aber aller Wahrscheinlichkeit nach relevant für vergleichbare

und zuverlässige Ergebnisse.

60

6.2.1.1 VOC-Konzentrationen von Beutelluftproben über die Zeit

Im folgenden Kapitel werden die Konzentrationen der flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) aus einer

Prüfkammer mit denen der Beutelproben verglichen. Zentraler Schwerpunkt dieser Untersuchungen war das

Verhalten der VOC in Probenbeuteln über die Zeit. Darüber hinaus könnten diese Messungen Rückschlüsse

auf die Minderbefunde der indirekten Intensitätsbewertung über die Beutelproben geben. Die Versuchs-

durchführung ist in Kapitel 5.5.2.1 beschrieben. Die Konzentrationsverläufe werden hier an zwei Bau-

produkten (BP5; BP7) beispielhaft dargestellt.

Obenstehendes Diagramm zeigt den Konzentrationsverlauf einiger ausgewählter VOC in einem Nalophan-

Beutel. Die zusätzliche Untersuchung der Beutelluft erfolgte während der Emissionsprüfung eines dotierten

Bauprodukts (BP7). Zur besseren Darstellung wurden die Messwerte normiert. Erster Datenpunkt (0 min

Kammer) stellt die Kammerkonzentration direkt vor der Luftprobenahme des Beutels dar. Alle weiteren

Messpunkte stellen den Konzentrationsverlauf der VOC in einem Probenbeutel (Nalophan) dar. Die Substan-

zen Longifolen, Limonen, alpha-Pinen, 2-Ethyl-1-hexanol, Nopol und alpha-Terpinolen zeigen über einen

Zeitraum von 24 h Verluste um die 20 - 30 %. Augenscheinlich ist, dass die größten Konzentrations-

abnahmen bereits unmittelbar nach dem Befüllen des Probenbeutels auftreten und danach nur noch ein

leichtes Abklingen der Substanzen verzeichnet wurde. Ein ähnliches Emissionsverhalten weisen die Glykole,

Glykoletheracetate und Dimethylsulfoxid auf. Hingegen liegen die Differenzen direkt nach dem Befüllen des

Beutels deutlich höher (bis 80 %) und sind wahrscheinlich auf Wandeffekte des Beutelmaterials zurückzufüh-

ren.

Abbildung 32: VOC-Gehalt Kammer-Nalophan-Beutel über die Zeit (BP7).

0

20

40

60

80

100

0 minKammer

10 minBeutel

45 minBeutel

75 minBeutel

150 minBeutel

180 minBeutel

24 hBeutel

Nor

mie

rte

Wer

te [%

]

Dimethylsulfoxid

alpha-Pinen

2-Ethyl-1-hexanol

Limonen

Butyldiglykol

alpha-Terpineol

Diethylenglykoldiacetat

Nopol

Butyldiglykolacetat

Dibutyldiglykol

Longifolen

61

Abbildung 33 zeigt ebenfalls den VOC-Verlauf von Probenluft in einem Probenbeutel (BP5). Allerdings wur-

den hier nur Proben über einen Zeitraum von 360 min gesammelt. Die Terpene (Limonen, alpha-Pinen, 3-

Caren), gesättigten Aldehyde (Hexanal, Pentanal) sowie Essigsäure zeigen direkt nach dem Befüllen und im

weiteren Versuchsverlauf Abweichungen zur Kammerkonzentration um die 20 %, die sich allerdings im ana-

lytischen Fehlerbereich für VOC-Prüfungen bewegen. Die Carbonsäuren wie Pentansäure und Hexansäure

sowie das ungesättigte Aldehyd trans-2-Heptenal weisen hingegen direkt nach dem Befüllen des Beutels nur

noch ca. 50 - 70 % ihrer Ausgangskonzentration (VOC-Gehalt Kammer) auf. Auch im weiteren Testverlauf

bewegen sich die Verluste in einem ähnlichen Konzentrationsbereich.

Gemäß DIN ISO 16000-28 soll gewährleistet werden, dass der Probenbehälter die Probe innerhalb der ersten

6 Stunden nach Probenahme nicht verändert. Weiterhin wird in der Norm darauf hingewiesen, dass Beutel

aus den Materialien Tedlar, Nalophan und FEP geeignet sind für Geruchsprüfungen dieser Art.

Bei den hier durchgeführten Versuchen mit Beuteln aus Nalophan sind deutliche Substanzverluste im Ver-

gleich zur Prüfkammer zu verzeichnen. Bei einigen Substanzen wie alpha-Pinen, Limonen, 3-Caren sowie den

gesättigten Aldehyden Hexanal und Pentanal beruhen die Konzentrationsänderungen wahrscheinlich auf

dem üblichen analytischen Fehlerbereich für VOC-Prüfungen. Andere Substanzen bzw. -gruppen (Carbon-

säuren, Glykole, Glykoletheracetate, Dimethylsulfoxid, trans-2-Heptenal) hingegen weisen deutliche Minder-

befunde im Beutel auf. Ursächlich hierfür sind sehr wahrscheinlich Adsorptionseffekte des Beutelmaterials.

Demnach könnte der Adsorptionseffekt des Beutelmaterials auf einige Substanzgruppen eine der möglichen

Erklärungen für die Minderbefunde der indirekt ermittelten Geruchsintensitäten sein.

Abbildung 33: VOC-Gehalt Kammer-Nalophan-Beutel über die Zeit (BP5).

0

20

40

60

80

100

120

0 minKammer

10 minBeutel

30 minBeutel

60 minBeutel

240 minBeutel

360 minBeutel

Norm

iert

e W

erte

[%

]

Essigsäure

Pentanal

n-Hexanal

Pentansäure

alpha-Pinen

trans-2-Heptenal

Hexansäure

3-Caren

Limonen

62

Abbildung 35: VOC-Konzentrationen zweier Probenbeutel vor und nach einer Geruchsbewertung im Ver-

gleich mit den 1- und 3m³-Prüfkammerkonzentrationen nach einer Prüfdauer von 14d (BP6).

0

5

10

15

20

25

30

35

VO

C K

onze

ntr

ation [

µg/m

³]

Kammer 1 m³

Beutel 1 m³ vorher

Beutel 1 m³ nachher

0

5

10

15

20

25

30

35

VO

C K

on

zen

tratio

n [

µg

/m³]

Kammer 3 m³

Beutel 3 m³ vorher

Beutel 3 m³ nachher

6.2.1.2 VOC-Konzentrationen und empfundene Intensitäten von Kammer- und Beutelluftproben vor und nach einer Geruchsbewertung

Im folgenden Kapitel sind die VOC-Ergebnisse von Beutelproben vor und nach einer Geruchsprüfung von BP6

und BP7 aufgeführt. Die VOC-Proben wurden immer direkt vor und nach einer Geruchsuntersuchung aus

den Beuteln mittels TENAX gesammelt. Als vergleichender Wert wurde die dazugehörige Kammerkon-

zentration des jeweiligen Prüfungstags mit aufgenommen. Weiterhin sind die empfundenen Intensitäten der

direkten und indirekten Bewertung mit dargestellt. Diese Prüfungen erfolgten unter dem Aspekt der Unter-

schiede zwischen den Geruchsintensitäten der direkt an der Kammer bewerteten Proben und der Beutel-

proben. In den obenstehenden Diagrammen (Abbildung 35) sind die VOC-Konzentrationen zweier Proben-

beutel vor und nach einer Geruchsbewertung abgebildet. Der besseren Übersicht halber wurde hier nur eine

Auswahl an VOC für die Ergebnisbetrachtung mit herangezogen. Das hier untersuchte BP wurde sowohl in

einer 1m³-Prüfkammer als auch parallel in einer

3m³-Prüfkammer untersucht. Die Messungen

erfolgten nach 14-tägiger Prüfdauer. Zum Ver-

gleich ist immer die dazugehörige Prüfkammer-

konzentration im Diagramm mit dargestellt. Die

Konzentrationen der Carbonsäuren in beiden

Prüfkammern liegen immer in höheren Kon-

zentrationen als bei den dazugehörigen Beutel-

proben vor. Die Nonansäure ist sogar in beiden

Beuteln nicht mehr nachweisbar (Nachweisgrenze

< 1 µg/m³). Hingegen befinden sich die gesättig-

ten Aldehyde in der Kammerluft und Beutelluft

auf einem ähnlichen Konzentrationsniveau.

8,9 pi

5,1 pi 3,9 pi

0

3

6

9

12

15

3 m³ Kammer 3 m³ Beutel 1 m³ Beutel

Em

pfu

ndene Inte

nsi

tät

[pi]

Abbildung 34: Empfundene Intensität von BP6 direkt

und indirekt bewertet nach 14d.

63

In Abbildung 34 sind die Geruchsinten-

sitäten (Rohdaten) des 14-Tagewerts dar-

gestellt. Der angegebene Fehlerindikator ist

das 90%-Konfidenzintervall. Vergleicht man

nun die VOC-Ergebnisse mit den Intensitä-

ten der einzelnen Geruchsbewertungen, so

kann man hier ähnliche Tendenzen hinsicht-

lich der VOC-Konzentration und der Intensi-

tät feststellen. Die empfundenen Intensitä-

ten der Beutelluftproben sind geringer als

die Intensität der Direktbewertung. Eine

mögliche Erklärung für die gerinngen Inten-

sitäten bei den indirekten Bewertungen

wären die Minderbefunde der Carbonsäuren

in den Bewertungsbeuteln. Carbonsäuren, insbesondere die Pentansäure, tragen oftmals zu einem intensiv

wahrnehmbaren Geruch bei. Die gesättigten Aldehyde sind zwar auch Verursacher intensiver Gerüche, spie-

len jedoch in diesem Konzentrationsbereich höchstwahrscheinlich eine untergeordnete Rolle.

Die Abbildung 36 und Abbildung 37 zeigen ebenfalls die VOC-Konzentrationen von Beutelproben vor und

nach einer Geruchsbewertung sowie die dazugehörige Daten der Kammerluftprobe. Die hier dargestellten Er-

gebnisse des BP7 sind die Daten nach einer Prüfdauer von 3d. Aufgrund der unterschiedlichen Kon-

zentrationsniveaus der detektierten Substanzen wurden die Ergebnisse zur besseren Darstellung in zwei Dia-

grammen dargestellt. Die VOC-Konzentrationen der Beutelluft (Abbildung 36) der Substanzen Dimethylsul-

foxid, Butylglykol und Butyldiglykolacetat sind deutlich geringer als die Konzentrationen in der Kammer. Das

gleiche Emissionsverhalten des hier untersuchten Bauprodukts (BP7) wurde auch schon in Kapitel 6.2.1.1

Abbildung 32 dargestellt. Vergleicht man allerdings die Beutelkonzentrationen vor und nach der Bewertung,

so treten während der Verweilzeit der im

Beutel nachgewiesenen Substanzen

kaum Konzentrationsunterschiede auf. In

Abbildung 37 sind einige Komponenten

(Aceton, alpha-Phellandren, Fenchol, un-

bekanntes Terpen, Verbenon, Diethylen-

glykoldiacetat, Zingiberene) auf einem

geringeren Konzentrationsniveau darge-

stellt. Auch hier sind Unterschiede zwi-

schen den Beutel- und Kammerwerten zu

verzeichnen bzw. sind die Komponenten

in der Beutelluft nicht mehr nachweisbar

(Nachweisgrenze < 1 µg/m³).

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

Essigsäure Dimethylsulfoxid Butyldiglykol Butyldiglykolacetat

VO

C K

on

zen

trat

ion

[µ

g/m

³]

3d Kammer

3d Beutel vorher

3d Beutel nachher

Abbildung 36: VOC-Konz. einer Beutelprobe vor/nach einer

Geruchsbewertung im Vergleich mit der Kammerkonz. (BP7).

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

VO

C K

onze

ntr

atio

n

[µg/m

³]

3d Kammer

3d Beutel vorher

3d Beutel nachher

Abbildung 37 VOC-Konz. einer Beutelprobe vor/nach einer Ge-

ruchsbewertung im Vergleich mit der Kammerkonz. (BP7).

64

Eine Ausnahme ist das Konzentrationsverhalten

von Aceton. Aceton ist in der Prüfkammer in

geringeren Konzentrationen vorhanden als in

den Beuteln und nimmt sogar über die Bewer-

tungsdauer im Probenbeutel zu. Hier sei aller-

dings auf die schlechte Nachweisbarkeit von

Aceton mit Tenax hingewiesen. Dennoch ist in

Abbildung 39 die Aceton-Konzentration in der

Kammerluft und Beutelluft vor und nach der

Bewertung über eine Prüfdauer von 28d dar-

gestellt. Wie auch schon in Abbildung 37 aufge-

führt, ist die Aceton-Konzentration in den Beu-

teln immer größer als in der Prüfkammer und

nimmt über die Zeit im Beutel zu. Höchstwahrscheinlich gelangt Aceton aus der Laborluft in die Beutel. Ent-

weder beruht dieses Verhalten auf Diffusionseffekten durch das Beutelmaterial, oder die Substanz gelangt

über die Beutelenden trotz der vorhandenen Verschlüsse in die Beutel.

Die Geruchsintensitäten der Untersuchung sind in Abbildung 38 wiedergegeben. Wie auch schon bei BP6

war die Intensität an der Prüfkammer höher als bei den Beutelproben. Auch hier können mögliche Effekte

durch das Beutelmaterial ursächlich für die Minderbefunde sein. Gerade bei den Minderbefunden im Beutel

bei den geruchsrelevanten Substanzen alpha-Phellandren, Fenchol, Verbenon und Zingiberene kann dies eine

Auswirkung auf die Bewertung der Geruchsintensität verursachen. Des Weiteren wird durch die verringerten

Konzentrationen der Glykole, Glykolether-

acetate und der Substanz Dimethylsulfoxid

die Probe verändert. Solche Veränderungen

von nicht geruchsaktiven Komponenten in

einem Probengemisch sind bislang noch

nicht geklärt. Wie verhält sich beispielsweise

die Geruchswahrnehmung einer Substanz-

mischung durch die Verringerung der Kon-

zentration einer nicht riechenden Substanz?

Werden durch die Verringerung der Kon-

zentration geruchsrelevante Substanzen

»aktiviert« bzw. »maskiert« oder ändert

sich das Geruchsbild der Probe nicht?

7,9 pi 5,6 pi 6,8 pi

0

3

6

9

12

15

3 m³ Kammer 3 m³ Beutel 1 m³ BeutelEm

pfu

nd

en

e In

ten

sitä

t [p

i]

Abbildung 38: Empfundene Intensität von BP7, direkte

und indirekte Bewertung nach 3d.

0

10

20

30

40

50

60

3d 7d 14d 28d

Ace

ton

ko

nze

ntr

atio

n[µ

g/m

³]

Kammer

Beutel vorher

Beutel nachher

Abbildung 39: Acetonkonzentrationen in Probenbeutel.

65

6.2.2 Einfluss des Beutelmaterials auf ein definiertes VOC-Gemisch

Bei allen parallel stattfindenden, direkten und indirekten

Geruchsbewertungen von Bauproduktproben in diesem

Forschungsvorhaben wurden mittels der Probenbewertung

über die Beutel ausschließlich geringere Geruchsintensitäten

festgestellt, als bei der Geruchsbewertung der gleichen

Kammerluft. Um zu ermitteln, welche Effekte (Adsorption

der Wandoberfläche, Undichtigkeit der Beutel bzw. des

Materials) ursächlich für die Intensitäts- und VOC-Minder-

befunde bei den Beutelluftbewertungen sind, wurden die

Probenbeutel gezielt, wie in Kapitel 5.5.2.2 beschrieben,

untersucht.

Es wurden Beutel aus dem Material Nalophan und Tedlar

untersucht. Ein VOC-Gemisch aus n-Hexanal, trans-2-

Hexenal, Pentansäure, alpha-Pinen, Ethylhexylacrylat und

Diethylenglykoldiacetat wurde unter statischen Be-

dingungen in eine Prüfkammer injiziert. Die Substanzen für

das Gemisch wurden so gewählt, dass Komponenten aus Substanzgruppen enthalten waren, die auch schon

aus vorherigen Beutelluftuntersuchungen sowohl Minderbefunde aufwiesen, als auch nahezu konstante

Konzentrationen zeigten. Die Konzentration der einzelnen Komponenten lag in einem Bereich zwischen 200

- 800 µg/m³ je Verbindung, so dass möglichst ausreichend Substanzmenge für eine zuverlässige Quan-

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

0 minKammer

0 minNalophan

30 minNalophan

60 minNalophan

120 minNalophan

180 minNalophan

360 minNalophan

24hNalophan

VO

C K

onze

ntr

atio

n [µg/m

³]

n-Hexanal

trans-2-Hexenal

Pentansäure

alpha-Pinen

Ethylhexylacrylat

Diethyleneglykoldiacetat

Abbildung 41: VOC-Konzentration Kammerluft/Nalophan-Beutel über 24 h – Dotierversuch.

Abbildung 40: Nalophan-Beutel in einer Emis-

sionsprüfkammer zur thermischen Behandlung.

66

tifizierung der einzelnen Komponenten vorhanden war. Die Kammerluft wurde nach einer Equilibrierungszeit

von ~ 1 Stunde in die Probenbeutel gefüllt und der VOC-Gehalt bestimmt. Nach 24 Stunden wurden die

Behältnisse dreimal mit gereinigter Luft gespült. Die mit gereinigter Luft befüllten Beutel wurden jeweils in

eine 1m³-Kammer eingebracht und bei 23 °C und 60 °C Kammertemperatur auf deren VOC-Konzentration

über 24 Stunden geprüft (siehe Abbildung 40). Hierbei wurde die Probenluft direkt aus den Beuteln auf

Tenax TA gesammelt und analysiert. Die Emissionsprüfkammern dienten bei diesen Messungen lediglich zur

Temperierung, um die Beutel bei konstanten klimatischen Bedingungen zu lagern und äußere Einflüsse auf

den Probenbehälter weitestgehend zu minimieren.

Der erste Teil des Versuchs sollte darstellen, wie sich die dotierten Komponenten bei einer Raumtemperatur

von ~ 23 °C in Nalophan- und Tedlar-Beuteln verhalten. Zeigen die gleichen Substanzen- bzw. -gruppen ein

ähnliches Emissionsverhalten auf, wie auch schon bei den vorangegangenen Bauproduktuntersuchungen der

Beutelluft (siehe Kapitel 6.2.1). Die thermische Behandlung der mit gereinigter Luft gespülten Beutel bei 60°C

sollte ermitteln, ob bei Erhöhung der Temperatur die vorher dotierten (und anschließend durch mehrfaches

Spülen entfernten) Substanzen aus dem ersten Teil des Versuchs wieder messbar werden und ggf. sogar

einen Konzentrationsanstieg zeigen. Steigt die Konzentration der vorher dotierten Substanzen bei thermi-

scher Belastung des Beutelmaterials, so wäre nachgewiesen, dass diese Substanzen an der Beutelwand ad-

sorbieren. Somit wäre ein Effekt des Beutelmaterials auf die Probenluft erwiesen und eine Ursache der Min-

derbefunde bei der indirekten Intensitätsbestimmung erklärbar. Die Ergebnisse der Untersuchungen mit Beu-

teln aus dem Material Nalophan sind in Abbildung 41 und Abbildung 42 dargestellt. Die Messungen mit

Tedlar-Beuteln sind in Abbildung 43 und Abbildung 44 aufgeführt. Eine ausführliche Versuchsbeschreibung

0

50

100

150

200

250

300

350

400

23_0min 23_30min 23_60min Aufheiz 60_0min 60_30min 60_60min 60_120min 60_180min 60_22h

VO

C K

onz.

Nal

ophan

[µ

g/m

³]

n-Hexanal

trans-2-Hexenal

Pentansäure

alpha-Pinene

Ethylhexylacrylat


Linear (alpha-Pinene)

Temp-Kammer = 60°C

Temp-Kammer = 23°C

Abbildung 42: VOC-Konzentration eines mit gereinigter Pressluft gefüllten Beutels, der vorher mit einem

VOC-Gemisch über 24 h gefüllt war, bei 23 °C und 60 °C.

67

ist in 5.5.2.2 Kapitel wiedergegeben.

In beiden Probenbeuteln zeigen die Substanzen Diethylenglykoldiacetat und Pentansäure direkt nach dem

Befüllen des Probenbeutels mit dem VOC-Gemisch der Kammerluft nennenswerte Substanzverluste im Ver-

gleich zur Kammerkonzentration. Bei der Substanz Diethylenglykoldiacetat sind die Verluste im Beutel so

groß, dass die Verbindung nur noch in Spuren nachgewiesen werden konnte. Die »schnellen« Substanz-

verluste der beiden Komponenten sind wahrscheinlich auf Adsorptionseffekte des Beutelmaterials zurück-

zuführen. Die Substanzen n-Hexanal, alpha-Pinen, Ethylhexylacrylat sowie trans-2-Hexenal sind sowohl in der

Kammerluft als auch in der Nalophan-Beutelluft während der gesamten Versuchsdauer auf einem ähnlichen

Konzentrationsniveau detektierbar, wohingegen die vier Verbindungen im Tedlar-Beutel eine stetige Kon-

zentrationsabnahme verzeichnen. Die Ursache für das ungleiche Abnahmeverhalten der Substanzen liegt

möglicherweise an der unterschiedlichen Dichtigkeit der beiden Beutelmaterialien oder der unterschiedlichen

Beutelvolumina.

Daraus folgend wird bei einer indirekten Geruchsbewertung die zu bewertende Probenluft durch das Behäl-

termaterial Nalophan und Tedlar beeinflusst. Ob der Einfluss auf Adsorptionseffekte an oder auf Diffusion

durch das Beutelmaterials zurückzuführen ist, sollte der zweite Teil der Versuchsreihe (thermische Behand-

lung der Beutel bei 23 °C und 60 °C) klären.

In beiden Probenbeuteln (Nalophan und Tedlar) ist ein ähnliches Emissionsverhalten der Zielverbindungen bei

23 °C und 60 °C festzustellen. Bei einer Kammertemperatur von 23 °C sind geringe Restmengen der dotier-

ten Substanzen im Probenbehälter mit gereinigter Luft nachzuweisen. Nach Erhöhung der Kammertempera-

tur auf 60 °C ist bei den Verbindungen Pentansäure, n-Hexanal, trans-2-Hexenal, Diethylenglykoldiacetat und

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

10minKammer

0minTedlar

30minTedlar

60minTedlar

120minTedlar

180minTedlar

360minTedlar

24h Tedlar

VO

C K

on

zen

trat

ion

[µ

g/m

]

n-Hexanal

trans-2-Hexenal

Pentansäure

alpha-Pinen

Ethylhexylacrylat


Abbildung 43: VOC-Konzentration Kammerluft/Tedlar-Beutel über 24 h – Dotierversuch.

68

Ethylhexylacrylat ein Konzentrationsanstieg in den Probenbeuteln (Tedlar und Nalophan) zu beobachten,

wobei die Verbindungen trans-2-Hexenal und Pentansäure einen deutlichen Konzentrationsanstieg während

der thermischen Belastung des Beutels bei 60 °C verzeichnen. Einzig das Terpen alpha-Pinen ist über die ge-

samte Versuchsdauer nur in Spuren detektierbar. Dass die Substanz Diethylenglykoldiacetat nur einen gerin-

gen Konzentrationsanstieg bei 60 °C Prüftemperatur verzeichnet, obwohl im ersten Teil des Versuchs der

Konzentrationsunterschied im Beutel im Vergleich zur Kammer sehr groß war, liegt wahrscheinlich an dem

relativ schwerflüchtigen Charakter der Verbindung. Wahrscheinlich würde bei einer Erhöhung der Prüf-

kammertemperatur > 60 °C ein größerer Konzentrationsanstieg im Probenbeutel zu beobachten sein. Aller-

dings wäre eine Erhöhung der Versuchstemperatur und somit auch des TENAX-TA-Probenröhrchens hier

nicht zielführend, da dadurch die Adsorption der flüchtigeren Komponenten der Beutelluft im Proben-

röhrchen nicht mehr gewährleistet wäre und Minderbefunde für einige Substanzen sehr wahrscheinlich sind.

Dennoch zeigen diese Untersuchungen, dass Substanzen wie die Pentansäure und trans-2-Hexenal in nen-

nenswerten Mengen an der Probenbeuteloberfläche adsorbieren und andere Substanzverluste wahrscheinlich

durch Diffusion erfolgen. In jedem Fall wird jedoch die Probenluft für eine Geruchsprüfung durch die physika-

lischen Eigenschaften der Materialoberflächen Nalophan und Tedlar verändert. Somit sind die Materialien

Nalophan und Tedlar nicht geeignet für Geruchsbewertungen von Innenraumprodukten. Gerade im Hinblick

auf den derzeitigen Mangel an Datenmaterial, ob und inwieweit synergistische oder antagonistische Wech-

selwirkungen Einfluss auf den wahrgenommenen Geruchscharakter von Gemischen haben könnten, sollte

eine Veränderung der Probenluft durch das Behältermaterial nicht zulässig sein. Hier fehlt nach wie vor das

Wissen über die Zusammenhänge zwischen Ursache und Wirkung hinsichtlich der Veränderung einer Ge-

ruchsprobe durch Konzentrationsänderungen einzelner Substanzen.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

23_0min 23_30min 23_60min Aufheiz 60_0min 60_30min 60_60min 60_120min 60_180min 60_22h

VO

C K

on

z. T

edla

rbeu

tel

[µg

/m³]

n-Hexanal

trans-2-Hexenal

Pentansäure

alpha-Pinene

Ethylhexylacrylat


Temp-Kammer = 60°C

Abbildung 44: VOC-Konzentration eines mit gereinigter Pressluft gefüllten Tedlar-Beutels, der vorher

mit einem VOC-Gemisch über 24 h gefüllt war, beim 23 °C und 60 °C.

69

Die durchgeführten Untersuchungen erfolgten in einem relativ hohen Konzentrationsbereich für geruchs-

aktive Substanzen. Da jedoch die Konzentrationen der geruchsrelevanten Substanzen in realen Proben oft-

mals in viel geringeren Mengen vorliegen, ist es sehr wahrscheinlich, dass die Adsorptions- und Diffusions-

wirkung der Beuteloberfläche einen noch größeren Effekt auf die Probenluft und demnach auf die Geruchs-

empfindung der menschlichen Nase haben werden.

6.3 Blindwerte

In Abbildung 45 sind die Blindwerte von der Raumluft des Prüflabors, von Beutelluftproben sowie von Kam-

merluftproben dargestellt. Alle Blindwerte genügen den Anforderungen gemäß DIN ISO 16000-28 von ≤ 3 pi

für das Geruchsbewertungsequipment und ≤ 4 pi für die Raumluft des Prüflabors.

Abbildung 45: Empfundene Intensitäten von Prüfraumluft, Beutelluft und Kammerluft.

0

3

6

9

12

15

Emp

fund

ene

Inte

nsi

tät

[pi]

Anforderung Emissionsprüfkammer bzw. Beutel

Anforderung Prüfraum

KL = Raumluft des PrüflaborsBeutel = Beutelluft aus einer 1 m³ Prüfkammer3 m³ = Kammerluft 3 m³ Prüfkammer

70

0

3

6

9

12

15

Em

pfu

nd

en

e In

ten

sitä

t [p

i] TEDLARNALOPHAN

Abbildung 46: Empfundene Intensität von verschiedenen Proben,

die parallel mit Beuteln aus Tedlar und Nalophan ermittelt wurden.

Abbildung 47: Empfundene Intensitäten von verschiedenen

Proben, die parallel mit Beuteln aus Tedlar/Nalophan und

direkt bewertet wurden.

0

3

6

9

12

15

BP4_3d BP4_7d BP4_14d BP4_28d BP5_3d BP5_14d BP5_28d

Em

pfu

nd

en

e In

ten

sitä

t [p

i]

Direkte Bewertung

NALOPHAN

6.4 Ergebnisse der indirekten Intensitätsbewertung mit Probenbeuteln aus Nalophan und Tedlar

Die folgende Abbildung 46 zeigt die

parallele indirekte Intensitätsbestim-

mung mit Probenbeuteln aus den Ma-

terialien Tedlar (grün) und Nalophan

(blau). Die ermittelten empfundenen

Intensitäten sind über die einzelnen

untersuchten Proben aufgetragen. Der

angegebene Fehlerindikator ist das

90%-Konfidenzintervall. Die Probanden

bewerteten während einer Geruchs-

untersuchung nacheinander die Proben-

luft in Beuteln aus Tedlar und Nalo-

phan.

Bei fünf der insgesamt 13 untersuchten

Produkte wurde bei Beuteln aus dem Material Tedlar eine höhere Geruchsintensität ermittelt. Die Ab-

weichungen lagen in einem Bereich von 0,9 - 2,5 pi. Bei sechs Produkten lagen die mit Tedlar ermittelten

Werte niedriger (pi-Bereich von 0,2 - 2,9 pi). Nur die Probe BP9_14d wurde mit Beuteln aus beiden Materia-

lien gleich bewertet. Demnach ist bei den hier durchgeführten Untersuchungen keine Tendenz festzustellen,

welches Beutelmaterial für Geruchsprüfungen besser geeignet ist.

In Abbildung 47 sind die Tedlar- und Nalophan-Beutelbewertungen im Vergleich zur direkten Bewertung

dargestellt. Auch hier liegen die Geruchs-

intensitäten der Kammerbewertung immer

höher als die Beutelluftbewertungen der-

selben Probe. Die Proben BP4_3d –

BP4_28d wurden mit einem kleinen Trichter

(Trichter A siehe Kapitel 5.5.3.2 Tabelle 6)

und die Proben BP5_3d – BP5_28d mit

einem großen Trichter (Trichter B Kapitel

5.5.3.2 Tabelle 6 geprüft. Auch hier ist fest-

zustellen, dass die Verfahrensvariante der

Kammer- und Beutelbewertung keine ver-

gleichbaren Ergebnisse liefert, wie in der

DIN ISO 16000-28 beschrieben.

71

Abbildung 48: Empfundene Intensitäten mit unterschiedlichen Bewertungstrichtern.

0

3

6

9

12

15

BP11_3d BP11_7d BP5_3d BP5_7d BP12_9d BP12_28d

Em

pfu

nd

en

e In

ten

sitä

t [p

i]

großer Trichter (B)kleiner Trichter (A)

6.5 Ergebnisse der Intensitätsbestimmung mit unterschiedlichen Bewertungstrichtern

Die Abbildung 48 zeigt die empfundenen Intensitäten von einer Auswahl an Bauprodukten, bei denen die

indirekte Probenbewertung (Nalophan-Beutel) parallel mit einem kleinen (blau) und einem großen (grün)

Glastrichter durchgeführt wurde. Eine Beschreibung der Trichtermaße ist in 5.5.3.2 Tabelle 6 aufgeführt. Der

dargestellte Fehlerindikator ist das 90%-Konfidenzintervall. Die Bewertungen der einzelnen Proben erfolgten

so schnell wie möglich nach der Probennahme (maximal 1,5 Stunden nach Probenahme). Die einzelnen Pro-

ben (Tedlar/Nalophan) wurden nacheinander durch ein trainiertes Panel bewertet.

Die empfundenen Intensitäten der Proben, die mit dem großen Trichter B bewertet wurden, liegen immer

höher als die Intensitäten der Proben, die mit den kleinen Trichtern A ermittelt wurden. Die Abweichungen

liegen in einem Bereich von 1,7 - 2,8 pi. Jedoch sollte bei diesen Prüfungen beachtet werden, dass die emp-

fundenen Intensitäten überwiegend im unteren Bereich der pi-Skala lagen. Zusätzlich müssten an dieser Stelle

weitere Prüfungen erfolgen, mit Proben, die im mittleren bis oberen pi-Skalenbereich liegen.

In der Norm wird lediglich auf das Material und auf den maximalen Öffnungswinkel von 12° eines Bewer-

tungstrichters eingegangen. Welchen Einfluss aber die Trichterlänge, der Durchmesser am Einlass und Auslass

des Trichters sowie die Größe des Öffnungswinkels auf die Bewertung haben, wird nicht definiert. Die hier

durchgeführten Untersuchungen sowie die Strömungsberechnungen in unterschiedlichen Bewertungs-

trichtern (siehe Kapitel 6.6) zeigen, dass die Trichtergeometrie einen entscheidenden Einfluss auf die Ergeb-

nisse der empfundenen Intensität hat. Demzufolge müssen die Anforderungen hinsichtlich der Bewertungs-

trichter in der DIN ISO 16000-28 definierter beschrieben werden, um vergleichbare und verlässliche Ergebnis-

se zu erzeugen.

72

6.6 Strömungssimulation von Bewertungstrichtern für die Geruchsprüfung

Aufgrund der unterschiedlichen Ergebnisse der ermittelten empfundenen Intensitäten mit einem kleinen

Trichter (A) und einem großen Trichter (B), wurden einige Strömungssimulationen mit beiden Trichterarten

durchgeführt. Die dargestellten Ergebnisse sind nur eine Auswahl an Strömungsprofilen, die für diese Unter-

suchungen relevant waren. Weitere Ergebnisse und Erkenntnisse hinsichtlich des Strömungsverhaltens von

Bewertungstrichtern für Geruchsuntersuchungen sind in der Doktorarbeit von Jennifer Bartsch (Bartsch

2016), die derzeit am WKI angefertigt wird, aufgeführt. Ein wichtiger Aspekt bei einem Vergleichsmaßstab ist

das Strömungsverhalten des Aceton-Luftgemischs. Ziel sollte eine möglichst gleichmäßige gut durchmischte

Strömung sein, damit der Proband die Intensität der

Probenluft bestimmen kann. Die Strömungsverhältnisse

am Ausgang des Trichters sollten berechnet werden.

Aufgrund des geringeren Rechenaufwands wurde sich

für eine stationäre Strömungsberechnung entschieden.

Die Abbildung 50 (linkes Bild) zeigt die Durchströmung

des Trichters (Geschwindigkeitsdarstellung in einer Ebe-

ne) mit einem Volumenstrom von 54 L/min (0,9 l/s). Die

Zudosierung von Aceton wurde nicht berücksichtigt, da

der Volumenstrom vernachlässigbar klein ist. Die Länge

vor der Erweiterung entspricht der Länge des Rohrs

nach dem letzten Element des statischen Mischers.

Anhand der Vektoren ist eine Strömungsablösung an

der Grenzfläche bei der Rohrerweiterung zu erkennen.

Abbildung 50: Strömungsprofile eines Trichters mit einem Volumenstrom von 0,9 l/s und unterschiedlichen

Innenrohrdurchmessern. Links: Innenrohrdurchmesser 20 mm ohne Blende, Rechts: Innenrohrdurchmesser

20 mm mit Blende 10 mm.

Abbildung 49: Strömungsprofile eines kleinen

Trichters mit einem Volumenstrom von 0,9 l/s.

73

Diese geht soweit, dass wahrscheinlich ein Rückstromgebiet am Trichterrand entsteht und vermutlich, ob-

wohl der Öffnungswinkel mit 6° recht klein gewählt wurde (Ritschel et al, 2008), über die Bauweise dennoch

Umgebungsluft von außen eindringen kann und sich somit mit der Probenluft mischt. In der Mitte des Trich-

ters ist die Strömungsgeschwindigkeit am stabilsten. Abbildung 50 (rechtes Bild) zeigt ebenfalls die Durch-

strömung des Trichters mit einer Blende vor der Rohrerweiterung (nach dem Rohrstück im Mischrohr ohne

Mischelement). Im aktuellen Aufbau des Vergleichsmaßstabs wird eine Blende mit einer Weite von 10 mm

verwendet, um eine bessere Durchmischung zu erreichen.

In der Abbildung 50 (rechts) ist die höhere Turbulenz als bei der Messung ohne Blende (links) gut zu erken-

nen. Da stationär gerechnet wurde, sind die Abbildungen nur Momentaufnahmen. Es scheint, als würde eine

gute Durchmischung mit der Blende erreicht werden, und die Rückstromgebiete am Rand sind deutlich ge-

ringer. Wahrscheinlich ist bis zum Trichterende aber noch kein Ausgleich der Strömung erreicht, was die

Momentaufnahmen zeigen. In den Darstellungen des Trichters ist das hin und her »Wabern« der Strömung

zu erkennen. Anhand der Vektoren sind Totgebiete im Bereich der Rohrerweiterung zu erkennen.

In Abbildung 49 ist das Strömungsprofil eines kleinen Trichters (A) dargestellt. Der Trichter hat normkonform

einen Öffnungswinkel von 12°, allerdings nur eine Länge von 310 mm. In der Mitte des Trichters ist die Strö-

mung schon fast »strahlenartig«, mit großen Rückstromgebieten am Rande des Trichters zu erkennen. Bei

dieser Art von Trichter muss der Proband die Nase genau in der Mitte des Trichters platzieren, um Probenluft

bewerten zu können. Darüber hinaus bilden sich große Rückstromgebiete, so dass hier die Verunreinigung

der Probenluft durch Umgebungsluft sehr wahrscheinlich ist. Minderbefunde bei einer Geruchsbewertung

mit einem kleinen Bewertungstrichter (siehe Abbildung 49) sind unter anderen Aspekten, wie Adsorptions-

effekte und/oder Dichtigkeit des Beutelmaterials, sehr wahrscheinlich.

Die oben beschriebenen Untersuchungen wurden mit einem Simulationsprogramm durchgeführt und sind

sicherlich nicht eins zu eins auf die Reali-

tät übertragbar. Dennoch zeigen die

Strömungssimulationen, dass die Trich-

terform und die damit verbundenen

Strömungsänderungen einen Einfluss auf

die Geruchsbewertung von Produkten

haben können.

Es sollte auch das Strömungsverhalten

„mit Kopf“ betrachtet werden. Für den

Trichter wurde mit einem feineren Re-

chennetz gerechnet, das große Volumen

mit einem deutlich gröberen Netz, da

der Rechenaufwand sonst zu groß ge-

wesen wäre und das zweite Volumen

nur für die Darstellung des Kopfes ge-

wählt wurde. Diese Vereinfachung der

Abbildung 51: Darstellung der Geschwindigkeitsvektoren mit Kopf

vor dem Trichter

74

Berechnung ist am äußeren Rand des Trichters zu erkennen. Allerdings ist der Bereich für die Strömungsdar-

stellung für die gewählte Darstellung der Strömungssituation zwischen „Kopf“ und Trichter nicht so relevant.

Generell sollte das Rechengebiet nur so groß wie nötig gewählt werden (Lecheler, 2014). Abbildung 51 zeigt

die Darstellung der Geschwindigkeitsvektoren „Kopf mit Trichter“.

Durch die verschiedenen Darstellungen kann gezeigt werden, dass es keinen entscheidenden Unterschied

macht, ob man sich mit dem Kopf vor dem Trichter befindet oder die Aceton/Luftmischung frei ausströmt.

Die Durchmischung ist der Berechnung ohne „Kopf“ sehr ähnlich. An den Rändern innerhalb des Trichters

kann ebenfalls ein Rückstromgebiet auftreten und in der Mitte des Trichters scheint auch weiterhin die Strö-

mung am stabilsten.

75

6.7 Empfundene Intensität von Acetonproben

In diesem Abschnitt sollten

ursprünglich die Einflüsse

von trockenen und feuchten

Acetonproben im Hinblick

auf die empfundene Intensi-

tät dargestellt werden. Die

Untersuchungen konnten

aufgrund der Wasserdurch-

lässigkeit der Probenbeutel

nicht durchgeführt werden.

Dennoch wurden die Er-

gebnisse unter dem Aspekt

der direkten und indirekten

Bewertung von Acetonpro-

ben betrachtet. In Abbil-

dung 52 sind die Geruchs-

intensitäten von Aceton-

proben als Abweichung vom eingestellten Sollwert aufgeführt. Die Datenpunkte setzten sich aus Acetonbe-

wertungen, die direkt am Vergleichsmaßstab ermittelt wurden (blau), und Bewertungen von Acetonproben,

die den Testpersonen über Beutel dargeboten wurden (grün), zusammen. Blau schraffiert dargestellt sind die

Ergebnisse, die an einem kom-

merziellen Vergleichsmaßstab

bewertet wurden. Die Unter-

schiede der beiden VM sind in

Kapitel 5.5.5 beschrieben. Mit

dieser Bewertungsvariante kon-

nten nur 4 Bewertungen

durchgeführt werden, da der

kommerzielle VM einen starken

Eigengeruch aufwies. Die Pro-

benbeutel für die indirekte

Bewertung waren überwiegend

aus dem Material Nalophan.

Zwei Acetonproben (grün

schraffiert) wurden den Test-

personen in Beuteln aus Tedlar

angeboten.

Abbildung 53: Abweichungen der eingestellten (Sollwert) Aceton-

Konzentration [ppm] zur Konz. und Bewertung - direkt und indirekt.

-60

-40

-20

0

20

40

60

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Abw

eic

hu

ng

[p

pm

]

Probe

Mittelwert

Mittelwert

direkte Bewertung[am Vergleichsmaßstab]

indirekte Bewertung[am Beutel]

Abbildung 52: Abweichungen der empfundenen Intensitäten von Acetonpro-

ben - direkte (am Vergleichsmaßstab) und indirekte (Beutel) Bewertung.

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Ab

wei

chu

ng

[pi]

Probe

direkte Bewertung[am Vergleichsmaßstab]

indirekte Bewertung[am Beutel]

Mittelwert

Mittelwert

76

Abbildung 54: Beuteladapter mit Teflonröhrchen für die indirekte Geruchsbewertung. Links: schmaler Durch-

messer (8 mm). Rechts: großer Durchmesser (12 mm).

Abbildung 55: Empfundene Intensität von Acetonproben –

erwarteter Wert vs. bewerteter Wert

0

3

6

9

12

15

0 3 6 9 12 15

Em

pfu

nden

e Inte

nsi

tät

[pi] e

rwart

et

Empfundene Intensität [pi] Messwert

Die Abweichung der Messwerte von den

Sollwerten der direkt bewerteten Aceton-

proben am Vergleichsmaßstab liegt im

Mittel bei -1 pi. Zudem bewegen sich die

Werte sowohl im negativen als auch positi-

ven Bereich. Die indirekt über die Beutel

bewerteten Acetonproben zeigen immer

Minderbefunde auf. Die geringste Abwei-

chung liegt bei -3 pi und die höchste Ab-

weichung bei -10 pi. Der Mittelwert der

indirekt bewerteten Acetonproben ist -7

pi. Aufgrund der hohen Abweichungen

wurden von den Acetonproben, soweit

möglich, die Aceton-Konzentrationen vor

und nach der Bewertung mittels FID be-

stimmt. Die Acetonkonzentrationen in ppm vor und nach der Acetonprobenbewertung durch die Probanden,

als Abweichung dargestellt, sind in Abbildung 53 zusammengefasst. Die gemessenen Aceton-

Konzentrationen am VM (blau) vor und nach der Geruchsbewertung zeigen ein ähnliches Verhalten, wie

auch die empfundenen Intensitäten der direkt am VM ermittelten Daten, und bewegen sich vor und nach der

Prüfung in einem konstanten Konzentrationsbereich (Mittelwert -1,25 ppm). Die am Beutel ermittelten Diffe-

renzen der Aceton-Konzentration (grün) hingegen liegen im Mittel bei -20 ppm. Die niedrigste Abweichung

war -3 ppm und die höchste -50 ppm. Grün schraffiert dargestellt ist die Abweichung der Aceton-

Konzentration in einem Tedlarbeutel. Vergleicht man die Konzentrationsabweichungen mit den empfunde-

nen Intensitäten der Beutelproben, so sind die Minderbefunde der Geruchsintensitätsbestimmung teilweise

mit den geringeren Aceton-Konzentrationen im Beutel nach der Geruchsbewertung zu erklären. Dennoch

sind die Minderbefunde der empfundenen Intensität der Beutelproben höher als erwartet, vergleicht man die

77

Aceton-Konzentrationen (FID-Messwerte) der Beutelluftproben nach der Geruchsbewertung mit den Werten

der empfundenen Intensität. In Abbildung 55 sind die »erwarteten« empfundenen Intensitäten im Vergleich

zu den bewerteten Intensitäten der Acetonbeutelluft aufgetragen. Die »erwartete« Geruchsintensität jeder

Probe wurde mit der gemessenen Aceton-Konzentration (FID) nach der Bewertung ermittelt. Auch hier sind

nach wie vor Minderbefunde bei der Bestimmung der empfundenen Intensität zu verzeichnen. Würden die

Werte untereinander vergleichbar sein, so müssten die Geruchsintensitäten auf der gestrichelten Linie liegen.

Ein möglicher Einflussfaktor für die Minderbefunde könnte der relativ geringe Durchmesser (8 mm) der Tef-

lonröhrchen am Probenbeutel sein. Durch eine Erweiterung des Röhrchendurchmessers am Beutel sollte die

Strömungsgeschwindigkeit der Luft verringert werden, so dass die Strömung besser an der Trichterwand

anliegt und die Probenluft im Trichter besser verteilt wird. Deshalb wurden fünf Acetonproben mit einem

größeren Teflonrohrdurchmesser (12 mm) und erweiterten Adapter bewertet (siehe Abbildung 54). Die Inten-

sitäten (Sollwert) der Acetonproben lagen zwischen 10 - 15 pi. Die Untersuchung der Proben mit dem erwei-

terten Adapter (Röhrchendurchmesser = 12 mm) ergaben Abweichungen vom Sollwert von -3 bis -10 pi. Ver-

gleicht man die Untersuchungen der Beutel mit 8 mm und 12 mm Röhrchendurchmesser, so sieht man im

Hinblick auf die Bewertung der Geruchsintensitäten keinerlei Veränderung. Daraus folgend hatte bei diesen

Prüfungen die Erweiterung des Durchmessers der Teflonröhrchen am Beutel keinen Einfluss auf die Geruchs-

wahrnehmung der Testpersonen.

Demnach konnte mit keinen der hier durchgeführten Untersuchungen der Grund der Minderbefunde der

indirekt bewerteten Acetonproben in Beuteln ermittelt werden.

78

Abbildung 56: Rel. Luftfeuchte von Luft in Nalophan- und Tedlar-Probenbeutel

über die Zeit.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 60 120 180 240

rel. L

uft

feuch

te [

%]

Prüfdauer [min]

Nalophan

Tedlar

Nalophan doppelt

T = konst bei 23 °C

6.8 Bestimmung der rel. Luftfeuchte im Probenbeutel für die Geruchsbewertung

Beutelmaterialien für die

Geruchsbewertung sollen

gemäß DIN ISO 16000-28

luftdicht und undurchlässig

sein. Aufgrund der Versuche

aus vorangegangenem Kapi-

tel 6.7 wurden zu dieser

Anforderung gemäß Norm

nochmals gezieltere Unter-

suchungen im Hinblick auf

das Feuchteverhalten der

Probenluft im Beutel durch-

geführt. Hierzu wurden

Probenbeutel mit nahezu

trockener Luft (~ 10 % rel.

Luftfeuchte) befüllt und

über einen definierten Zeitraum unter konstanten klimatischen Bedingungen gelagert (siehe 5.5.7).

In Abbildung 56 sind die Feuchteverläufe von mit Luft befüllten Nalophan- und Tedlar-Beutel dargestellt. Bei

allen Proben nimmt die Luft im Beutel Feuchtigkeit auf. Nach 60 min hat die Luft im Nalophan-Beutel (ein-

fach) bereits eine Luftfeuchte von ~ 26 % erreicht, im Tedlar-Beutel ~ 18 % und im doppelten Nalophan-

Beutel ~ 10 % rel. Feuchte. Nach 120 min sind die Werte im Nalophan-Beutel auf ~ 35 % gestiegen, im Ted-

lar-Beutel auf ~ 25 % und im doppelten Nalophan-Beutel auf ~ 12 %. Die Bewertung der Beutelluft erfolgte

am WKI ungefähr 60 – 90 min nach Probenahme. Für die indirekte Bewertung der Probe bedeutet dies, dass

sich die Luft im Beutel aufgrund von Feuchteaufnahme bzw. -abnahme der Probenluft verändert. Die Auf-

nahme oder Abnahme der rel. Luftfeuchtigkeit im Beutel ist einerseits davon abhängig, welche Luftfeuchtig-

keit die zu bewertende Probe vorher in der Kammer hatte, andererseits, welche rel. Luftfeuchtigkeit im Prüf-

raum bzw. in der Umgebung, in der die Geruchsbewertung stattfindet, vorherrscht. Zudem sind bislang die

Zusammenhänge zwischen der Luftfeuchtigkeit und der Geruchswahrnehmung noch nicht vollständig ge-

klärt. Welchen Einfluss hat die Veränderung der Luftfeuchtigkeit auf die Geruchswahrnehmung sowie die

Größenordnungen, ab welchem Wert treten Veränderungen bei der Geruchswahrnehmung auf? Weiterhin

ist anzunehmen, dass sich die Beutelluft durch den Eintrag von Außenluft verdünnt. Daraus folgend bewer-

ten die Testpersonen nicht mehr die ursprüngliche Probenluft, sondern eine in ihrer Konzentration verringer-

ten Geruchsprobe.

Die Anforderung gemäß DIN ISO 16000-28, luftdichte und undurchlässige Beutelmaterialien für die Geruchs-

prüfung zu benutzen, konnte mit Beuteln aus dem Material Nalophan und Tedlar nicht eingehalten werden.

79

6.9 Wasserdampfdurchlässigkeit von Nalophan und Tedlar

Die Wasserdampfdurchlässigkeit (sd-Wert) beschreibt den Diffusionswiderstand einer Bauteilschicht. Sie wird

angegeben durch die Dicke einer Luftschicht, die den gleichen Widerstand hat. Der Sd-Wert ist das Produkt

aus der Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl µ und der Dicke des betrachteten Materials.

Folgende Kategorien werden unterschieden:

diffusionsoffen (sd ≤ 0,5 m)

diffusionshemmend (0,5 m < sd < 1500 m)

diffusionsdicht (sd ≥ 1500 m)

Tabelle 18: Wasserdampf-Durchlässigkeit und -Diffusionswiderstandszahl von Nalophan und Tedlar.

Material sd [m] µ [dimensionslos]

Mittelwert

Nalophan 3,361 168074

Tedlar 7,584 97649

sd = wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke µ = Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl

Beide Materialien sind mit einer Wasserdampfdurchlässigkeit von 3,361 m für Nalophan und 7,584 m für

Tedlar in die Kategorie diffusionshemmend (0,5 m < sd < 1500 m) einzustufen. Dabei wirkt Tedlar mit einer

Materialdicke von 50 µm diffusionshemmender hinsichtlich Wasserdampf als Nalophan (Materialdicke von 20

µm). Vergleicht man die Ergebnisse der Feuchtebestimmung in Tedlar- und Nalophan-Beutel (Kapitel 6.8) mit

den Ergebnissen der Wasserdampfdurchlässigkeit, so wird hier bestätigt, dass Tedlar-Beutel weniger wasser-

dampfdurchlässig sind als Beutel aus Nalophan in den hier verwendeten Materialstärken.

6.10 Bestimmung von Aceton

Ein wesentlicher Faktor, um verlässliche und vergleichbare Geruchsintensitäten zu ermitteln, ist die Bestim-

mung der absoluten Aceton-Konzentration an den jeweiligen pi-Bewertungsstufen des Vergleichsmaßstabs.

Gemäß der DIN ISO 16000-28 sind keine Regelungen aufgeführt, um die Aceton-Konzentration der jeweili-

gen pi-Stufen zu ermitteln. Es wird lediglich nur eine Abweichung von 0,5 pi (10 mg/m³) an der jeweiligen pi-

Stufe des Vergleichsmaßstab (VM) definiert. Beispielsweise fehlen in der Norm Anforderungen, wie und mit

welcher Art von Messgerät die Aceton-Konzentration bestimmt werden soll. Um aber Messwerte zu erzeu-

gen, die auch vergleichbar mit anderen Laboren sind, war dies ein wesentlicher Aspekt bei der Evaluierung

dieses Geruchsbewertungsverfahrens.

http://www.baunetzwissen.de/glossarbegriffe/Daemmstoffe_Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl-__45071.html?layout=popup

80

In den folgenden Abschnitten wurden Untersuchungen mit verschiedenen Messverfahren durchgeführt sowie

zwei verschiedene Messvarianten eines Messgeräts (FID) aufgezeigt. Eine ausführliche Versuchsbeschreibung

befindet sich in Kapitel 5.3.8.

6.10.1 Bestimmung von Aceton mit verschiedenen Messverfahren

Im folgenden Kapitel wurde die Aceton-Konzentration in einem Nalophan-Beutel mit drei verschiedenen

Messverfahren und fünf verschiedenen Messgeräten bestimmt. Die Aceton-Konzentration im Beutel betrug ~

120 mg/m³ (48 ppm).

Folgende Analysengeräte/Messverfahren wurden verwendet:

- Sammelmedium DNPH-Kartusche, Analysengerät HPLC/UV

- Flammenionisationsdetektor (FIDPropan) kalibriert auf Propan

- 2 Fotoakustikdetektoren (PADPropan) kalibriert auf Propan

- 1 Fotoakustikdetektor (PADToluen) kalibriert auf Toluen

Die einzelnen Geräte/Kartuschen wurden so schnell wie möglich an den Beutel angeschlossen, und die Ace-

ton-Konzentrationen wurden bestimmt.

In Tabelle 19 sind die prozentualen Abweichungen der verschiedenen Messverfahren aufgelistet. Die Aceton-

bestimmung mittels der HPLC-UV-Methode wurde als Bezugskonzentration definiert. Die Ergebnisse der an-

deren Messverfahren wurden mit dem Ergebnis verglichen und die Abweichungen davon ermittelt. Die Wer-

te, die mit dem FID und dem auf Toluen kalibrierten Fotoakustikdetektor ermittelten wurden, stimmten mit

einer Abweichung von ~ 30 % am besten mit der definierten Bezugskonzentration überein. Darüber hinaus

wurden zwei mit Propan kalibrierte Fotoakustikdetektoren für die Konzentrationsbestimmungen genutzt. Die

Abweichungen lagen bei 57 und 82 % zur Bezugskonzentration. Untereinander hatten die beiden Geräte mit

demselben Messprinzip und gleicher Kalibrierung einen Messunterschied von 25 %.

Tabelle 19: Aceton-Konzentrationsbestimmung mit verschiedenen Messprinzipien.

Messmethode Konzentration

[mg/m³] Abweichung [%] Abweichung [pi]

HPLC-UV 120 5

FIDPropan_calculatedACETON 88 -27 0,6

Fotoakustikmonitor1PROPAN 52 -57 2,4

Fotoakustikmonitor2PROPAN 22 -82 3,9

Fotoakustikmonitor2Toluol 78 -35 1,1

In der Einheit der empfundenen Intensität ausgedrückt, die definitionsgemäß 1 pi = 20 mg/m³ Aceton gemäß

Norm entspricht, bedeutet die größte prozentualen Abweichung (82 %) 3,9 pi, ausgegangen von der Be-

81

0

50

100

150

200

250

300

350

0 50 100 150 200 250 300 350

gem

esse

ne

Ace

tonko

nz.

[m

g{m

³]

Acetonkonz. Sollwert [mg/m³]

P89 (0,72)

AC125

0123456789

1011121314151617

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

gem

ess

. Em

pfu

nd

en

e In

ten

sitä

t [p

i]

Empfundene Intensität Sollwert [pi]

P89 (0,72)

AC125

Abbildung 57: Links: Kalibriergeraden von Aceton mit einem FID bestimmt. Rechts: Berechnete Intensität vs.

Intensität Sollwert. Grün: Kalibriergas Aceton 125 ppm, Blau: Kalibriergas Propan 89 ppm.

zugskonzentration von 120 mg/m³. Die geringste Abweichung, mit einem FID ermittelt, lag bei 0,6 pi. Ver-

gleicht man beide Photoakustikdetektoren mit der gleichen Propankalibrierung im Hinblick auf den absoluten

pi-Wert, ergibt dies eine Abweichung von 1,5 pi (30 mg/m³). Gerade im Hinblick auf die in der Norm ange-

gebene Anforderung, dass eine maximale Abweichung der Aceton-Konzentration an jeder Bewertungsstufe

von 0,5 pi erlaubt ist, liegen die ermittelten Daten mit den unterschiedlichen Messmethoden außerhalb der

Anforderungen.

Darüber hinaus sind keine Anforderungen in der Norm aufgeführt, die ein Messverfahren zur Aceton-

Konzentrationsbestimmung vorschreiben. Demnach können derzeit die Aceton-Konzentrationen in den ein-

zelnen Prüfinstitutionen, je nach Wahl der Messmethode, unter »Worst-Case«-Bedingungen bis zu 4 pi von-

einander abweichen.

6.10.2 Bestimmung von Aceton mittels FID

Die Bestimmung von Aceton am WKI-Vergleichsmaßstab erfolgt mit einem Flammenionisationsdetektor. Es

wurde arbeitstäglich die Aceton-Konzentration an jeder pi-Stufe (0 – 3 – 6 – 9 – 12 pi und zwei unbekannte

pi-Stufen) des Vergleichsmaßstabs bestimmt. Zu Beginn der Untersuchungen wurde der FID mit Propangas

(98 ppm) kalibriert. Die ermittelten Konzentrationen wurden mit dem vom Gerätehersteller angegebenen

Umrechnungsfaktor von 0,72 auf Aceton umgerechnet. Um Fehlerquellen durch Umrechnungsfaktoren zu

minimieren, wurde der FID zu einem späteren Zeitpunkt mit einem Acetonprüfgas (125 ppm) kalibriert. In

Abbildung 57 sind beide Kalibriergeraden (Aceton- und Propanprüfgas) dargestellt. Die gestrichelte Linie stellt

die Sollwerte der pi-Skala in mg/m³ dar.

82

Vergleicht man die Konzentrationen beider Kalibriergeraden, so

weichen die einzelnen Werte voneinander ab. Die größte Abwei-

chung liegt bei 40 mg/m³ und die niedrigste bei 2 mg/m³

(Abbildung 57). Umgerechnet auf die empfundene Intensität (pi)

liegt die maximale Abweichung bei 2 pi, die minimale bei 0,1 pi

und im Mittel bei 1 pi (Abbildung 57). Daraus folgend kann es be-

reits innerhalb eines Labors, je nachdem mit welchem Prüfgas das

Messgerät kalibriert wurde, eine mittlere Abweichung von 1 pi an

den einzelnen Bewertungsstufen des Vergleichsmaßstabs geben.

Ein weiterer wesentlicher Punkt bei der Bestimmung von Aceton

am Bewertungstrichter ist die Position des Messstutzens am Trich-

terauslass. Da die Strömung am Trichterauslass turbulent ist,

schwanken die Aceton-Konzentrationen je nach Position des Mess-

stutzens (Trichterrand- oder -mitte). Deshalb ist es wichtig, eine Position für einen Messstutzen zu definieren,

um auch hier sicherzustellen, dass die Bestimmung der Aceton-Konzentration bei den einzelnen Laboren

unter gleichen Bedingungen erfolgt.

6.10.3 Ergebnisse der Aceton-Vergleichsmessungen mittels PID und FID

Während des Forschungsvorhabens wurden

die Acetonkonzentrationen am WKI-Ver-

gleichsmaßstab mit einem PID (Photo-

ionisationsdetektor) vom Bremer Umwelt-

institut (BRUMI) und parallel mit dem WKI-

FID bestimmt. Der zur Verfügung gestellte

PID wird zur arbeitstäglichen Einstellung

des BRUMI-Vergleichsmaßstabs genutzt.

Zudem wurde mit beiden Geräten die Kon-

zentration von zwei Acetonprüfgasen in

Stickstoff ermittelt (150/300 mg/m³ Aceton

in N2). Die Ergebnisse der Untersuchungen

sind in Abbildung 59 dargestellt. Die Mess-

werte, die am WKI-Vergleichsmaßstab er-

mittelt wurden, sowie die Abweichungen

beider Messgeräte sind in Tabelle 20 dar-

gestellt.

Die Aceton-Konzentrationen, die am Vergleichsmaßstab (20-320 mg/m³) über den PID ermittelt wurden,

lagen immer unter den Messwerten des WKI-FID (Abweichung ~ 21-32 %). Umgerechnet auf die empfunde-

ne Intensität [pi] liegt die minimale Abweichung einer Bewertungsstufe bei -0,4 pi. Die maximale Ab-

weichung beträgt -3,5 pi. D.h., dass auch hier große Unterschiede bei der Konzentrationseinstellung auftre-

Abbildung 58: Messstutzen des FIDs

am Trichter des Vergleichsmaßstabs.

0

50

100

150

200

250

300

350

0 50 100 150 200 250 300 350

FID

[m

g/m

³]

PID [mg/m³]

Aceton Vergleichsmaßstab

Aceton Prüfgas N2

Abbildung 59: Acetonkonzentration FID vs. PID.

83

ten, je nachdem mit welchem Messgerät die Bewertungsstufen eingestellt werden. Unter Worst-Case-

Bedingungen kann sich somit die Bewertung einer Probe um 3,5 pi im Endergebnis unterscheiden.

Bei der Bestimmung der beiden Aceton-Prüfgaskonzentrationen hingegen liegen die PID-Messwerte nur ge-

ringfügig über den Werten des FIDs (Abweichung ~ 3-5 %). Eine Abweichung von 3-5 % liegt in einem ak-

zeptablen Bereich für eine Konzentrationsbestimmung mit Analysengeräten, deren Funktion auf unter-

schiedlichen Messprinzipien basiert.

Die unterschiedlichen Messwerte am VM sind wahrscheinlich zum einen auf die Sauerstoff-

Querempfindlichkeit des FIDs zurückzuführen und zum anderen auf die Feuchtekompensation des PIDs.

Wie auch schon in den Kapiteln 6.10.1 und 6.10.2 zur Acetonbestimmung diskutiert, zeigen die Unter-

suchungen mit zwei verschiedenen Messgeräten zur Aceton-Bestimmung, dass die Festlegung einer Aceton-

Messmethode unabdingbar ist, um möglichst gleiche Acetonkonzentrationen an den jeweiligen pi-Stufen von

Vergleichsmaßstäben zu erhalten.

Eine Überarbeitung der DIN ISO 16000-28 hinsichtlich der Bestimmung von Aceton an den pi-Bewertungs-

stufen aus Sicht der hier ermittelten Werte ist ein wichtiger Punkt, um vergleichbare Geruchsintensitäts-

ergebnisse unter den einzelnen Prüfinstituten zu ermitteln.

Tabelle 20: Ergebnisse der Aceton-Bestimmung am WKI-Vergleichsmaßstab mit einem PID und FID.

Messpunkt am Vergleichsmaßstab [pi]

0 3 6 9 12 15

Messwerte PID [mg/m³] 15 62 110 158 210 250

Ermittelte Pi-Stufe PID -0,3 2,1 4,5 6,9 9,5 11,5

Messwerte FID [mg/m³] 22 79 139 204 264 319

Ermittelte PI-Stufe FID 0,1 3,0 6,0 9,2 12,2 15,0

Abweichung [mg/m³] -7 -17 -29 -46 -54 -69

Abweichung [%] -32 -22 -21 -23 -20 -22

Abweichung [pi] -0,4 -0,9 -1,5 -2,3 -2,7 -3,5

84

6.11 Statistische Untersuchung der Effektivität der Aceton-Leistungsprüfung

Geruchsintensitätsbewertungen gemäß DIN ISO 16000-28 dürfen nur Testpersonen durchführen, die die

arbeitstägliche Aceton-Leistungsprüfung erfolgreich bestanden haben. Die Überprüfung erfolgt vor der Be-

wertung der Geruchsproben. Jeder Proband muss zwei unbekannte Acetonproben bewerten. Wenn die Pro-

banden die Kriterien der Leistungsprüfung nicht bestehen, müssen die Testpersonen von der Geruchsprüfung

ausgeschlossen werden.

Im Rahmen dieses Projekts wurden die Geruchsbewertungen der Testpersonen markiert, die die Leistungsprü-

fung nicht bestanden haben. Dennoch durften die Personen weiterhin an der jeweiligen Probenbewertung

teilnehmen. Somit wurden zwei Datensätze für jede Geruchsbewertung ermittelt (Rohdaten/korrigierte Da-

ten). Die beiden Datensätze wurden dahingehend ausgewertet, ob sich die Ergebnisse der Rohdaten und der

korrigierten Daten signifikant voneinander unterscheiden.

In diesem Abschnitt wird die Effektivität dieser Anforderung gemäß ISO-Standard statistisch mittels des Ein-

stichproben-t-Tests überprüft. Die statistische Untersuchung der 104 Geruchsprüfungen erfolgte mit den

Mittelwerten der Rohdaten und der korrigierten Daten. In Tabelle 21 ist ein Datensatz – Rohdaten/korrigierte

Daten – des BP12 aufgeführt.

Tabelle 21: Ergebnisse einer Geruchsuntersuchung des BP12 (Rohdaten und korrigierte Daten).

Tapete Empfundene Intensität [pi] nach

3d 6d 9d 14d 28d

MW Rohdaten 7,3 5,3 4,5 3,1 2,6

STABW 3,6 3,0 3,2 2,6 1,6

VB90% 2,0 1,5 1,5 1,2 0,7

Probandenzahl 11 12 15 16 14

MW korrigierte Werte 7,3 5,3 4,6 2,6 2,8

STABW 3,6 3,0 3,2 2,0 1,5

VB90% 2,0 1,5 2,0 0,9 0,9

Probandenzahl 11 12 9 15 13

Abweichung 0,1 0,5 0,2

85

71

33

71 ≠ Mittelwertpaare

33 = Mittelwertpaare 70

1

70 Mittelwertpaare --> natürlicheStreuung

1 Mittelwertpaar --> signifikanterUnterschied

Gesamtanzahl der geprüften Mittelwertpaare = 104

Abbildung 60: Mittelwertvergleich der Rohdaten und korrigierten Daten von Geruchsbewertungen.

Von den 104 Bewertungen bzw. Mittelwertpaaren – Rohdaten/korrigierte Daten – mussten 71 Mittelwerte

»korrigiert« werden. Das heißt, bei 71 Geruchsuntersuchungen gab es Testpersonen, die die Aceton-

Leistungsprüfung nicht bestanden haben. Somit ergaben sich zwei Mittelwerte für eine Geruchsbewertung

(Rohdaten und korrigierte Daten). Bei 33 Bewertungen änderten sich die Werte nicht, da alle teilnehmenden

Probanden die unbekannten Acetonproben »richtig« bewertet hatten. Mit den 71 ungleichen Mittelwertpaa-

ren wurde ein Einstichproben-t-Test durchgeführt, um festzustellen, ob die Differenzen der Mittelwerte signi-

fikant sind oder die Unterschiede durch die natürliche Streuung zu erklären sind.

Von den 71 Mittelwertuntersuchungen gab es nur bei einem Mittelwertpaar einen signifikanten Unterschied.

Alle anderen Mittelwertdifferenzen ließen sich statistisch als natürliche Streuung erklären. In Abbildung 60 ist

der Mittelwertvergleich der Rohdaten und korrigierten Daten grafisch dargestellt.

Demnach lässt sich für die hier durchgeführten Geruchsbewertungen folgern, dass der Ausschluss von Pro-

banden aufgrund des Nichtbestehens der Aceton-Leistungsprüfung (gemäß DIN ISO 16000-28) keinen signi-

fikanten Einfluss auf den Mittelwert einer Intensitätsbestimmung hat.

Gemäß DIN ISO 16000-28 müssen an einer Geruchsprüfung mindestens 8 Probanden teilnehmen, die die

Prüfung von zwei unbekannten Acetonproben bestanden haben. Demnach müssen derzeit mindestens 10

Testpersonen an einer Geruchsprüfung teilnehmen, da davon auszugehen ist, dass durch das Ausschlusskrite-

rium (nicht bestandene Leistungsprüfung) 1 - 2 Testpersonen von den Prüfungen ausgeschlossen werden

müssen.

86

6.12 Die menschliche Geruchswahrnehmung von Acetongemischen

Für das Probandentraining geht die ISO 16000-28 von der Annahme einer Geruchsschwelle für Aceton von

20 mg/m³ und einer linearen Beziehung zwischen der Acetonkonzentration und der empfundenen Luftquali-

tät aus. Gleichzeitig wird angenommen, dass die Probandenantworten normalverteilt sind. Diese Punkte wer-

den in der Veröffentlichung von Salthammer et al. (2015) ebenso detailliert wie kritisch diskutiert, so dass an

dieser Stelle nur eine kurze Auflistung der wichtigsten Aussagen erfolgen soll. Die Zusammenfassung zu der

genannten Veröffentlichung ist in Anhang I gezeigt. Die vollständige Arbeit kann unter dem in Anhang I

angegebenen Link kostenfrei als PDF heruntergeladen werden.

Die ursprüngliche Idee, Aceton als Referenzsubstanz für sensorische Untersuchungen heranzuziehen, geht

auf Fanger (1988) zurück. Von Bluyssen (1990) wurde später ein linerarer Zusammenhang zwischen Aceton-

konzentration und der empfundenen Luftqualität in dezipol postuliert. 1991 erfolgte die Publikation dieser

Ergebnisse durch Bluyssen und Fanger in der Zeitschrift Indoor Air. Da die Linearitätsbeziehung zwischen

Acetonkonzentration und empfundener Intensität sowohl dem Weber-Fechner-Gesetz (Fechner, 1860) als

auch dem Stevens-Gesetz (Stevens, 1957) widerspricht, waren die Ergebnisse von Bluyssen über Jahre Ge-

genstand kontroverser wissenschaftlicher Diskussionen. Im Jahr 1999 waren es sowohl Wargocki und Fanger

als auch Spiess und Fitzner, die einen nichtlinearen Zusammenhang fanden und die Ergebnisse von Bluyssen

als irrtumsbehaftet einstuften. Trotzdem bildeten die ursprünglichen Ergebnisse von Bluyssen die Grundlage

der von Müller (2002) weiterentwickelten Methode zur Bestimmung der empfundenen Luftqualität.

Die 1999 publizierte Nichtlinearität der Beziehung zwischen Acetonkonzentration und empfundener Intensi-

tät wurde durch die Ergebnisse von Salthammer et al. (2015) bestätigt. Die wesentlichen Ergebnisse dieser

Arbeit lauten:

Die Geruchsschwelle von Aceton gemäß ISO 16000-28 (2012) ist zu hoch angesetzt. Neuere Arbeiten

(z. B. Cometto-Muniz und Abraham (2009) zeigen, dass die Geruchsschwelle von Aceton eher im Be-

reich von 5 mg/m³ oder darunter liegt). Damit ist der Nullpunkt der Π-Skala in Frage zu stellen.

Die Antwort der Probanden auf die dargebotene Acetonkonzentration ist nichtlinear und folgt einer

sigmoiden Kurve. Geringe Acetonkonzentrationen wurden zu hoch bewertet, hohe Acetonkonzen-

trationen wurden zu gering bewertet.

Die Verteilung der Antworten von Probandenkollektiven divergiert. In 48 % aller Fälle musste die An-

nahme einer Normalverteilung zurückgewiesen werden.

Die Antworten individueller Probanden sind nicht normalverteilt und weichen teilweise im Mittel syste-

matisch vom vorgegebenen Referenzwert ab.

Die Zusammenfassung der Publikation von Salthammer et al. (2015) findet sich in Anhang I. Die Arbeit ist

über den dort angegebenen Link Open Access verfügbar. Darüber hinaus sind zwei Beträge von der im Juli

2016 in Ghent stattfindenden internationalen Konferenz INDOOR AIR akzeptiert (siehe Anhang II).

87

6.13 Probandenaufwand

Die Geruchsbewertungsmethode der empfundenen Intensität gemäß DIN ISO 16000-28 sieht vor, dass Ge-

ruchsuntersuchungen mit mindestens 8 trainierten Probanden durchgeführt werden müssen. Geruchs-

prüfungen, die während des Forschungsvorhabens stattfanden, wurden überwiegend mit einer Probanden-

zahl zwischen 9 und 17 durchgeführt. Mit den im Projekt ermittelten Daten wurde geprüft, ob 8 Probanden

ausreichend sind, bzw. mehr oder sogar weniger Testpersonen zuverlässige Ergebnisse liefern.

Tabelle 22: Ermittlung der noch zulässigen Probandenanzahl unter Worst-Case-Bedingungen von BP5 (korri-

gierte Intensitätsergebnisse).

Anzahl Intensität [pi]

Abweichung Mittelwert (Betrag)

Abweichung Mittelwert

6P 8P 10P 12P 14 P 15P 16P

Proband 1 4 2,2 -2,2 15 15 15 15 15 15 15

Proband 2 6 0,2 -0,2 11 11 11 11 11 11 11

Proband 3 2 4,2 -4,2 2 2 2 2 2 2 2

Proband 4 2 4,2 -4,2 2 2 2 2 2 2 2

Proband 5 5 1,2 -1,2 3 3 3 3 3 3 3

Proband 6 15 8,8 8,8 9 9 9 9 9 9 9

Proband 7 4 2,2 -2,2

4 4 4 4 4 4

Proband 8 3 3,2 -3,2

4 4 4 4 4 4

Proband 9 9 2,8 2,8

4 4 4 4 4

Proband 10 6 0,2 -0,2

8 8 8 8 8

Proband 11 6 0,2 -0,2

5 5 5 5

Proband 12 8 1,8 1,8

7 7 7 7

Proband 13 4 2,2 -2,2

7 7 7

Proband 14 7 0,8 0,8

6 6 6

Proband 15 7 0,8 0,8

6 6

Proband 16 11 4,8 4,8

6

MW 6,2

7,0 6,3 6,2 6,2 6,2 6,2 STABW 3,4

5,5 4,8 4,4 4,0 3,7 3,4

VB90% 1,5

4,5 3,2 2,5 2,1 1,7 1,5

Für die Überprüfung, ab welcher Probandenzahl die Intensitätsbestimmung ausreichend genaue Ergebnisse

liefert, wurde das +/- 2 pi-Kriterium für die Intensitätsbewertungen herangezogen. Wenn das Konfidenzinter-

vall des Endergebnisses einer Geruchsintensitätsbewertung über +/- 2 pi liegt, muss gemäß des Standards mit

einer größeren Anzahl trainierter Testpersonen die Prüfung wiederholt werden.

88

Um festzustellen, wie viele Probanden ausreichen, um ein zuverlässiges Endergebnis zu erhalten, wurden mit

102 Geruchsbewertungen Simulationen hinsichtlich der Probandenzahl durchgeführt. An den Geruchs-

prüfungen der Bauproduktproben haben immer mindestens 9 bis maximal 17 Probanden teilgenommen. Mit

diesen Daten wurde eine Worst-Case-Simulation durchgeführt. Für die Berechnung des Konfidenzintervalls

wurden immer die Probandenantworten genommen, die am weitesten vom Mittelwert lagen (größte Abwei-

chung vom Mittelwert). Die Überprüfung dieses Parameters erfolgte unter dem Aspekt der größten Abwei-

chung der einzelnen Probandenantworten zum Mittelwert, da die Genauigkeit einer Methode möglichst

unter ungünstigsten Bedingungen überprüft werden sollte. Somit kann hier eine Aussage getroffen werden,

ab welchen Wert unter Worst-Case-Bedingungen die Methode bzw. der Parameter einer Methode keine

zuverlässigen Ergebnisse mehr liefert bzw. die Anzahl der Probanden nicht ausreichend ist um das +/- 2 pi-

Kriterium einzuhalten. In Tabelle 22 sind die Daten einer Simulation am Beispiel eines Bauprodukts (BP5) auf-

geführt. In dem Beispiel haben 16 Testpersonen an einer Geruchsbeurteilung teilgenommen. Die Abwei-

chung von jeder Probandenantwort zum Mittelwert wird berechnet, als Betrag dargestellt und der Größe

nach in absteigender Reihenfolge geordnet. Somit kann eine Ergebnissimulation durchgeführt werden, mit

einer in Schritten reduzierten Probandenzahl, bei der immer der Proband entfällt, der die geringste Abwei-

chung zum Mittelwert hat. Der Mittelwert, die Standardabweichung und das 90-%-Konfidenzintervall wer-

den für jede Messung mit reduzierter Probandenzahl neu berechnet. Da die DIN ISO 16000-28 eine Genauig-

keit von +/- 2 pi fordert, wurde dieses Kriterium als Maß für die zulässige Anzahl von Probanden für eine

Intensitätsbewertung herangezogen. D.h., dass ab einem Konfidenzintervall > 2,05 pi die Anzahl der Testper-

Abbildung 61: Worst-Case-Betrachtung von 102 Geruchsbewertungen bei verschiedenen Probandenzahlen.

102 B

102 B

102 B

102 B

98 B

83 B

73 B

59 B 43 B

26 B 13 B 5 B0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

An

teil

der

Mess

un

gen

mit

Ko

nfi

den

zin

terv

all

>2

[%

]

Probandenanzahl

89

sonen kein ausreichend genaues Endergebnis zur Geruchsintensität mehr liefert. In dem Beispiel in Tabelle 22

liegt das Konfidenzintervall erst ab einer Probandenzahl von 14 innerhalb der geforderten Genauigkeit von

+/-2 pi.

Abbildung 61 zeigt den Anteil der Bewertungen mit einem Konfidenzintervall > 2,05 pi in Prozent. Die Daten,

die in dem Diagramm dargestellt sind, sind Berechnungen aus 103 Geruchsbewertungen mit den größten

Abweichungen der Probandenantworten vom Mittelwert.

Bei 102 Bewertungen mit 6 Testpersonen lagen 81 % der Bewertungen über einem Konfidenzintervall von

2,05 pi. Bei einer Anzahl von 8 Probanden je Geruchsprüfung liegen immer noch von 102 Messungen 60 %

über 2,05 pi. Erst ab einer Probandenzahl von 12 liegen 82 % der Untersuchungen innerhalb der geforderten

Genauigkeit von +/- 2 pi für die Geruchsbewertungsmethode der empfundenen Intensität. Mit den aus dem

Forschungsvorhaben gesammelten Daten würde eine Probandenzahl von 8 Personen nicht ausreichend ge-

naue Endergebnisse liefern und 60 % der Bewertungen hätten mit einer größeren Probandenzahl wiederholt

werden müssen. Sinnvoller erscheint ein Startwert von 10 – 12 Testpersonen je Geruchsuntersuchung, da bei

den durchgeführten Simulationen nur noch 36 – 18 % der Prüfungen über +/- 2,05 pi liegen. Gerade im

Hinblick auf die definierte Probandenzahl von nur 8 Personen gemäß DIN ISO 16000-28 sollte dieser Metho-

denparameter zukünftig durch weitere Untersuchungen überprüft werden, um statistisch sicherer Geruchsin-

tensitäten zu erhalten.

90

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15Hed

on

ik


Vorschlag

BP1BP2

Abbildung 62: Empfundene Intensität vs. Hedonik im Hinblick auf

die vorgeschlagenen AgBB-Kriterien von 2 BP.

6.14 Nutzen-Analyse

Da eine Bewertung von Bauprodukten

mittels der empfundenen Intensität ge-

mäß DIN ISO 16000-28 einen er-

heblichen personellen Aufwand für die

Prüfinstitute verursacht, war ein weiterer

Bestandteil dieses Forschungsvorhabens

eine »Nutzen-Analyse«. Soweit möglich

wurde durch Auswertung aller ver-

fügbaren Daten auch ermittelt, inwie-

weit die Geruchsbewertung die Gesamt-

bewertung verändert – wurden also

durch die zusätzliche Geruchsbewertung

Produkte entdeckt, die ansonsten unauf-

fällige VOC-Emissionen aufweisen. Die

chemischen Untersuchungen wurden

gemäß AgBB-Kriterien bewertet (AgBB-

Schema 2012). Für die Bewertung der sensorischen Untersuchungen wurden die vorgeschlagenen Anforde-

rungen aus dem Forschungsbericht Texte 35/2011 »Sensorische Bewertung der Emissionen aus Bauproduk-

ten« (Müller et al. 2011) für die

empfundene Intensität von 9 pi

- 2 pi und für die hedonische

Wirkung von 1,2 - 0,8 heran-

gezogen.

Mit den 12 Bauprodukten, die

während des Projekts geprüft

wurden, wurden insgesamt 19

Kammerprüfungen durch-

geführt und gemäß AgBB-Vor-

gaben ausgewertet. In Abbil-

dung 62 ist eine Nutzen-

Analyse im Hinblick auf die

chemischen und sensorischen

vorgeschlagenen AgBB-An-

forderungen dargestellt. Von

den 19 Untersuchungen wür-

den 10 Emissionsprüfungen

die AgBB-Anforderungen

Abbildung 63: Nutzen-Analyse im Hinblick auf die chemischen und sensori-

schen (vorgeschlagenen) AgBB-Anforderungen von 19 Produktunter-

suchungen.

19 Produktunter-

suchungen (PU)

10 PU chem.

Anforderungen erfüllt

9 PU sensorische

Anforderungen erfüllt

1 PU sensorische Anforderungen

NICHT erfüllt

9 PU chem.

Anforderungen NICHT erfüllt


erfüllt


NICHT erfüllt

91

nicht erfüllen. Die vorgeschlagenen Kriterien für die Geruchsintensität gemäß AgBB-Schema von 9 pi + 2 pi

würden zwei direkt bewertete Prüfungen nicht erfüllen. Die dazugehörigen indirekten Bewertungen hinge-

gen liegen unterhalb von 11 pi und würden somit die AgBB-Anforderungen im Hinblick auf die Geruchsbe-

wertung entsprechen. Von den zwei abgelehnten Geruchsprüfungen würde eine Probe sowohl die chemi-

schen als auch die sensorischen AgBB-Kriterien nicht bestehen. Demnach wäre dieses Produkt bereits durch

die chemische AgBB-Prüfung nicht zugelassen worden. Die andere Emissionsprüfung erfüllt die chemischen

AgBB-Anforderungen, die sensorischen Kriterien hingegen werden nicht eingehalten. Folglich würde von 19

Untersuchungen nur eine Untersuchung im Hinblick auf die Geruchsbewertung das AgBB-Schema nicht erfül-

len, obwohl die chemischen Kriterien der Prüfungen erfüllt wurden. Somit wurden durch die zusätzlichen

sensorischen Untersuchungen gemäß AgBB-Vorgaben ~ 5 % der Prüfungen herausgefiltert.

Darüber hinaus würden die indirekt bewerteten Geruchsproben derselben Bauprodukte (BP1 und BP2) die

sensorischen AgBB-Kriterien nach 28d erfüllen (siehe Abbildung 63). An diesem Beispiel ist die Tragweite der

Diskrepanz zwischen der indirekten Bewertung über die Beutelproben und der direkten Bewertung an der

Prüfkammer deutlich zu sehen. Wenn diese Bauprodukte nur indirekt bewertet worden wären, würden diese

Produkte gemäß der Methode der empfundenen Intensität die AgBB-Vorgaben bestehen, obwohl das Mate-

rial einen intensiven Geruch freisetzt.

6.15 Kostenanalyse

Tabelle 23: Kostenaufstellung einer Geruchsprüfung gemäß DIN ISO 16000-28 – empfundene Intensität.

Posten Stunden [h] Kosten/Person [Euro] Kosten/10 Probanden [Euro]

Personalkosten:

Probanden: 0,75 52,5 525

Testleiter:

Vorbereitung 1 88 88

Prüfung 0,75 66 66

Auswertung/Berichtserstellung 1 88 88

Materialkosten:

2 Beutel 25 50

Kosten empfundene Intensität - 817

plus Hedonik (optional) 0,16 12 120

Gesamtkosten 937

Im folgenden Kapitel wird eine grobe Kostenabschätzung für die Geruchsuntersuchung von Innenraum-

proben mittels der empfundenen Intensität gemäß DIN ISO 16000-28 durchgeführt. Die Aufstellung der Kos-

92

ten bezieht sich zunächst ausschließlich auf die Geruchsprüfung einer Probe zu einem Messzeitpunkt und

beinhaltet die Personalkosten für den Testleiter und die Probanden sowie die Materialkosten der Proben-

beutel. Der Trainingsaufwand und die Kosten für die Bereitstellung einer Prüfkammer sind hier zunächst nicht

berücksichtigt worden, werden aber im zweiten Teil dieses Kapitels aufgeführt. Aufgrund der geringen Be-

triebskosten für den Vergleichsmaßstab, wie die Stromversorgung, Bereitstellung der Druckluft und der Che-

mikalie Aceton, sind diese in der Kostenkalkulation nicht berücksichtigt worden.

Kostenaufstellung Geruchsbewertung:

Gemäß DIN ISO 16000-28 müssen an der Geruchsintensitätsbestimmung eines Bauprodukts mittels Ver-

gleichsmaßstab mindestens 8 trainierte Probanden teilnehmen, die vorher die Prüfung von zwei unbekannten

Acetonproben bestanden haben müssen (siehe Kapitel 6.11). Demnach müssen derzeit mindestens 10 Test-

personen an einer Geruchsprüfung teilnehmen, da davon auszugehen ist, dass durch die nicht bestandene

Leistungsprüfung 1 – 2 Testpersonen von der Geruchsprüfung an dem jeweiligen Bewertungstag ausge-

schlossen werden müssen. Für die Geruchsuntersuchung eines Innenraumprodukts müssen ca. 0,75 Stunden

angesetzt werden. In dieser Zeit finden die Acetonleistungsprüfung, die Bewertung der Prüfraumluft sowie

die Probenbewertung statt.

Tabelle 24: Kostenaufstellung für ein Probandentraining gemäß DIN ISO 16000-28 – empfundene Intensität.

Posten Stunden [h] Kosten/Proband [Euro] 8 Probanden [Euro]

Personalkosten:

Probanden 5 h 350 2800

Testleiter: 4 Probanden/Training 8 Probanden/2 Trainings

Training 5 h 440 880

Vorbereitung 5 h 440 880

Auswertung 1 h 88 176

Materialkosten:

15 Beutel/Training 750 1500

Gesamtkosten 3118 6236

Der Testleiter muss die Untersuchungsvorbereitungen durchführen, die Geruchsbewertung leiten sowie die

Auswertung und den Untersuchungsbericht erstellen. Die Untersuchungsvorbereitung beinhaltet die Probe-

nahme, das arbeitstägliche Kalibrieren des FIDs zur Einstellung der Acetonkonzentration am Vergleichs-

maßstab, das Überprüfen bzw. Einstellen der pi-Stufen, der Temperatur/Feuchte und des Volumenstroms am

Vergleichsmaßstab sowie die Überprüfung des Volumenstroms bei der Probendarbietung. Zudem muss das

Raumklima ständig überwacht und gegebenenfalls angepasst werden, da gemäß des ISO-Standards mindes-

tens eine Raumtemperatur von mindestens 20 °C + 3 °C (max. 25 °C) und eine relative Luftfeuchtigkeit von

93

50 % +/- 5 % für das Geruchsprüflabor definiert ist. Zusammengefasst bedeutet dies einen Arbeitsaufwand

für den Untersuchungsleiter von ca. 2,75 h für die Durchführung einer Geruchsbewertung. Fasst man die

Personalkosten für die Probanden und den Testleiter sowie die Materialkosten zusammen, so muss mit einem

Kostenaufwand von 937 Euro für die Geruchsintensitätsbewertung einer Probe an einem Messpunkt gemäß

DIN ISO 16000-28 gerechnet werden. Eine detaillierte Kostenaufstellung der einzelnen Positionen ist in Tabel-

le 23 dargestellt.

Kostenaufstellung Probandentraining und -auffrischung:

Weiterhin ist in Tabelle 24 eine Aufstellung der Kosten für ein Probandenersttraining aufgeführt. Gemäß der

Norm müssen Personen, die an Geruchsprüfungen mittels Vergleichsmaßstab teilnehmen, ein 5-tägiges Trai-

ning absolvieren.

Die Kosten für ein Ersttraining für eine Prüfergruppe, bestehend aus 8 Personen, belaufen sich auf 6236

Euro. In Tabelle 24 ist die Kostenaufstellung zunächst mit 4 Probanden/Training kalkuliert worden, da aus

zeitlichen Gründen an einer Trainingseinheit maximal 4 Testpersonen teilnehmen können. Für eine Geruchs-

intensitätsbestimmung gemäß DIN ISO 16000-28 werden aber mindestens 8 trainierte Probanden benötigt.

Deshalb sind ebenfalls die Kosten für ein Probandenersttraining mit 8 Personen aufgelistet. Geht man davon

aus, dass ein Prüflabor mindestens 16 Probanden benötigt, um genügend Testpersonen für jede Geruchs-

prüfung zur Verfügung zu haben, betragen die Anfangskosten für das Probandenersttraining 12472 Euro.

Zudem müssen die Probanden alle 12 Monate eine »Auffrischungsschulung« des 4. und 5. Trainingstags

durchlaufen. Die jährlichen Kosten, ausgehend von einem Probandenpool von 16 Personen, belaufen sich

dabei auf 4600 Euro (siehe Tabelle 25).

Tabelle 25: Kostenaufstellung der »Auffrischungsschulung« von Probanden gemäß DIN ISO 16000-28 – emp-

fundene Intensität.

Posten Stunden [h] Kosten/Proband [Euro] 4 Probanden [Euro]

Personalkosten:

Probanden 2 h 140 560

Testleiter

4 Probanden/Auffrischung

Training 2 h - 176

Vorbereitung 2 h - 176

Auswertung 1 h - 88

Materialkosten:

6 Beutel/Auffrischung - 150

Gesamtkosten 1150

94

Trotz der Tatsache, dass die Kosten für den Trainingsaufwand und die Betriebskosten des Vergleichsmaßstabs

nicht in der Kalkulation für eine Geruchsbewertung einer Probe mit berücksichtigt wurden, muss mit einem

Kostenaufwand für die Hersteller von Bauprodukten bzw. für eine Zulassungsprüfung gemäß AgBB/DIBt-

Vorgaben von 937 Euro/Probe und Messpunkt gerechnet werden. Da eine Geruchsbewertung immer in Kom-

bination mit einer AgBB-Emissionsprüfung durchgeführt wird, ist der zusätzliche Aufwand für die Geruchs-

bewertung eines Bauprodukts erheblich im Hinblick auf den Nutzen einer sensorischen Untersuchung bei

Zulassungsprüfungen.

In Kapitel 6.14 ist eine detaillierte »Nutzen-Analyse« mit den 12 untersuchten Bauprodukten aufgeführt.

Soweit möglich wurde durch Auswertung aller verfügbaren Daten ermittelt, inwieweit die Geruchsbewertung

die Gesamtbewertung verändert – also durch die zusätzliche Geruchsbewertung Produkte entdeckt wurden,

die ansonsten unauffällige VOC-Emissionen aufweisen. Mit den 12 Bauprodukten, die während des Projekts

geprüft wurden, wurden insgesamt 19 Kammerprüfungen durchgeführt und gemäß AgBB-Vorgaben ausge-

wertet. Von den 19 Untersuchungen würde nur eine Untersuchung im Hinblick auf die Geruchsbewertung

das AgBB-Schema nicht erfüllen, obwohl die chemischen Kriterien der Prüfungen erfüllt wurden. Somit wur-

den durch die zusätzlichen sensorischen Untersuchungen gemäß AgBB-Vorgaben ~ 5 % der Prüfungen her-

ausgefiltert.

95

7 Gegenüberstellung und Bewertung der Ergebnisse und Anforderungen gemäß DIN ISO 16000-28

Im folgenden Kapitel werden die wesentlichen Anforderungen gemäß DIN ISO 16000-28 bzw. die Ziele des

Projekts den ermittelten Ergebnissen gegenübergestellt und bewertet. Da die durchgeführten Unter-

suchungen auf die Umsetzung der Verfahrensvarianten und der Anforderungen der Methode der empfunde-

nen Intensität gemäß DIN ISO 16000-28 unter Praxisbedingungen ausgerichtet waren sowie deren Einflüsse

auf das Endergebnis ermitteln werden sollten, erfolgt die Gegenüberstellung der Ergebnisse überwiegend

methodenorientiert.

Einfluss der direkten und indirekten Bewertung sowie des Probenbehälters auf das Ergebnis der

empfundenen Intensität

Da die Verfahrensvariante der direkten und indirekten Bewertung im engen Zusammenhang mit dem Einfluss

des Probenbehälters steht, werden diese beiden Punkte zusammengefasst bewertet und diskutiert.

Anforderung gemäß DIN ISO 16000-28:

Der ISO-Standard erlaubt es, Geruchsbewertungen indirekt über Probenbeutel und direkt an Prüf-

kammern durchzuführen. Eine Probenahme mit einem Probenbehälter muss durchgeführt werden,

wenn die Luftgeschwindigkeit am Ausgangsstutzen der Emissionsprüfkammer nicht ausreichend ist

(mind. 0,6 l/s), um sicherzustellen, dass keine Luftdurchmischung mit der Umgebungsluft während

der Bewertung stattfindet.

Mit der Bewertung der empfundenen Intensität mittels direkter und indirekter Probendarbietung soll

ermittelt werden, ob diese Verfahrensvariante vergleichbare Intensitäten liefert. Gerade im Hinblick

auf die überwiegend verwendeten 1m³-Prüfkammern, an denen eine indirekte Geruchsbewertung

durchgeführt werden muss (Volumenstroms am Kammerauslass ≤ 0,6 l/s), ist es von besonderer

Wichtigkeit, dass diese Bewertungsvarianten gleiche Geruchsintensitäten erzeugen.

Die Norm schreibt vor, dass Probenbehälter keine Änderung des beprobten Geruchsstoffs verursa-

chen dürfen. Der Probenbehälter muss daher luftdicht, geruchlos, undurchlässig und nicht-adsorbtiv

sein.

Weiterhin dürfen Probenbeutel für die Geruchsbewertung aus unterschiedlichen Materialien herge-

stellt werden:

o Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer (FEP)

o Polyvinylfluorid (PVF, Tedlar®1)) und

o Polyethylenterephthalat (PET, Nalophan NA®2)).

In diesem Forschungsvorhaben wurden die Untersuchungen größtenteils mit Beuteln aus dem Mate-

rial Nalophan durchgeführt. Um jedoch zu ermitteln, ob Unterschiede hinsichtlich der empfundenen

96

Intensität je nach Wahl des Beutelmaterials auftreten, wurden einige Produktbewertungen parallel

mit Beuteln aus Nalophan und Tedlar durchgeführt.

Ergebnis:

Die vergleichende Untersuchung der indirekten und direkten Bewertung von Bauprodukten ergab nennens-

werte und systematische Abweichungen der beiden Bewertungsverfahren voneinander. Bei der indirekten

Bewertung mit Probenluftbeuteln wurden stets Minderbefunde beobachtet. Durch weitere Untersuchungen

wurden zwei Ursachen dieser Abweichung nachgewiesen:

1) Unterschiedliche Trichter (nach ISO 16000-28) führen zu unterschiedlichen Ergebnissen. Die verwen-

deten kommerziellen ‚kleinen‘ Trichter ergaben niedrigere Messwerte als größere Trichter (siehe Ka-

pitel 6.5).

2) Die Materialien der Probenluftbeutel adsorbieren selektiv verschiedene geruchsrelevante Stoffe (und

können diese auch zu einem späteren Zeitpunkt wieder abgeben). Dadurch kommt es zu einer Ver-

änderung der Probenluft. Der nachgewiesene Effekt trat für viele Substanzen sehr schnell ein, also

binnen weniger Minuten nach dem Befüllen der Beutel (siehe Kapitel 6.2.1).

Die Projektergebnisse lassen die gesamte Vorgehensweise der indirekten Bewertung fragwürdig erscheinen.

Beim aktuellen Erkenntnisstand bliebe nur die direkte Bewertung, die aber aufgrund der benötigten hohen

Probenluftströme Prüfkammern > 3m³ voraussetzt.

Einfluss der Trichtergeometrie auf das Ergebnis der empfundenen Intensität:


Wie bereits im vorangegangenen Abschnitt erwähnt, ist ein weiterer wichtiger Punkt, um verlässliche und

vergleichbare Ergebnisse bei Geruchsbewertungen zu produzieren, die Geometrie der Bewertungstrichter. Im

ISO-Standard wird hinsichtlich der Anforderungen für Bewertungstrichtern lediglich auf das Material (Glas

oder Edelstahl) und auf den maximalen Öffnungswinkel von 12 ° hingewiesen.

Welchen Einfluss die Trichterlänge sowie der Durchmesser am Einlass und Auslass des Trichters auf das Be-

wertungsergebnis haben, ist nicht geklärt.

Ergebnis

Die Differenzen der empfundenen Intensitäten der Proben, die parallel mit Trichter A und B bewertet wur-

den, liegen in einem Bereich von 1,7 – 2,8 pi. Hierbei ergaben empfundenen Intensitäten am großen Trichter

(B) immer höhere Werte als mit dem kleinen Trichter (A). Vergleicht man die direkt bewerteten Intensitäten

mit den indirekten Daten von Trichter A und B, so liegen die Abweichungen bei Trichter A zwischen -4 bis -

10 pi und bei Trichter B zwischen -1 bis - 4 pi (siehe Kapitel 6.5).

Die hier durchgeführten Untersuchungen sowie die Strömungsberechnungen in unterschiedlichen Bewer-

tungstrichtern (siehe Kapitel 6.6) zeigen, dass die Trichtergeometrie einen entscheidenden Einfluss auf die

Ergebnisse der empfundenen Intensität hat. Demzufolge müssen die Anforderungen hinsichtlich der Bewer-

97

tungstrichter in der DIN ISO 16000-28 genauer beschrieben werden, um vergleichbare und verlässliche Er-

gebnisse zu erzeugen.

Einfluss der Bestimmung von Aceton auf das Ergebnis der empfundenen Intensität


Ein wesentlicher Faktor, um vergleichbare Geruchsintensitäten zu ermitteln, ist die korrekte Einstellung der

absoluten Aceton-Konzentration an den jeweiligen pi-Bewertungsstufen des Vergleichsmaßstabs. Gerade im

Hinblick auf zulassungsrelevante Prüfungen, bei denen die Vergleichbarkeit der Prüfinstitute untereinander

gewährleistet sein muss, hat die absolute Aceton-Konzentration einen entscheidenden Einfluss auf das End-

ergebnis. Gemäß der DIN ISO 16000-28 sind keine Regelungen aufgeführt, um die Aceton-Konzentration der

jeweiligen pi-Stufen zu ermitteln. Es wird lediglich nur eine Abweichung von 0,5 pi (10 mg/m³) an der jewei-

ligen pi-Stufe des Vergleichsmaßstab (VM) definiert. In der Norm fehlen Anforderungen, wie und mit welcher

Art von Messgerät die Aceton-Konzentration bestimmt werden soll. Um aber Messwerte zu erzeugen, die

auch vergleichbar mit anderen Laboren sind, war dies ein wesentlicher Aspekt bei der Evaluierung dieses

Geruchsbewertungsverfahrens.

Ergebnis:

Die sichere Bestimmung der Acetonkonzentration an den Trichtern des Vergleichsmaßstabs ist aus mehreren

Gründen problematisch:

Die Acetonkonzentration ist am Trichterende nicht homogen, weswegen sich die meisten Laboratorien eine

‚Zentriereinrichtung‘ für ihr Messgerät gebaut haben, um halbwegs stabile Messwerte zu erhalten. Die Inho-

mogenität an sich ist bereits ein ernsthaftes methodisches Problem, da auch keine zeitliche Konstanz gege-

ben ist und die Probanden naturgemäß nicht in der Lage sind, die Nase exakt zentrisch über einen ausrei-

chend langen Zeitraum im Trichter zu positionieren.

Es hat sich aber auch gezeigt, dass der Einsatz verschiedener Messprinzipien (untersucht: PAD, FID, DNPH,

PID) und Kalibriertechniken zu deutlich unterschiedlichen Messergebnissen führt. Da jedes Labor ‚sein‘ Mess-

gerät und ‚seine‘ Kalibriervorschrift hat, muss allein deswegen mit Unterschieden gerechnet werden. Zudem

müssen die Abweichungen der einzelnen Messgeräte voneinander nicht einmal konstant sein – beim Ver-

gleich von FID und PID zum Beispiel zeigten sich gute Übereinstimmungen im unteren Konzentrationsbereich,

aber deutliche Abweichungen bei den höheren pi-Stufen.

Schließlich ist die Rückführung der Acetonbestimmung schwierig, da bisher keine DKD-zertifizierten Ace-

ton/Luft-Prüfgase verfügbar sind. Daher ist es momentan nicht einfach möglich, ein Referenzverfahren für die

Kalibration festzulegen – es bliebe nur ein Konventionsverfahren (bestimmtes Messgerät, das mit einem an-

deren zertifizierten Prüfgas kalibriert und dann zur Acetonmessung eingesetzt wird).

An dieser Stelle muss die Norm überarbeitet und eine Lösung des Kalibrierproblems gefunden werden. Ist die

Kalibration nicht eindeutig definiert, so wird es zwingend Abweichungen auch bei völlig normkonformen

Prüfungen verschiedener Laboratorien geben.

98

Effektivität der Aceton-Leistungsprüfung


Geruchsintensitätsbewertungen gemäß DIN ISO 16000-28 dürfen nur Testpersonen durchführen, die die

arbeitstägliche Aceton-Leistungsprüfung erfolgreich bestanden haben. Die Überprüfung erfolgt vor der Be-

wertung der Geruchsproben. Jeder Proband muss zwei unbekannte Acetonproben bewerten. Wenn die Pro-

banden die Kriterien der Leistungsprüfung nicht bestehen, müssen die Testpersonen von der Geruchsprüfung

ausgeschlossen werden. Im Rahmen dieses Projekts wurden die Geruchsbewertungen der Testpersonen mar-

kiert, die die Leistungsprüfung nicht bestanden haben. Dennoch durften die Personen weiterhin an der jewei-

ligen Probenbewertung teilnehmen. Somit wurden zwei Datensätze für jede Geruchsbewertung ermittelt

(Rohdaten/korrigierte Daten). Die beiden Datensätze wurden dahingehend ausgewertet, ob sich die Ergebnis-

se der Rohdaten und der korrigierten Daten signifikant voneinander unterscheiden.

Ergebnis:

Von den 104 Bewertungen bzw. Mittelwertpaaren – Rohdaten/korrigierte Daten – mussten 71 Mittelwerte

»korrigiert« werden. Mit den 71 ungleichen Mittelwertpaaren wurde ein Einstichproben-t-Test durchgeführt,

um festzustellen, ob die Differenzen der Mittelwerte signifikant sind oder die Unterschiede durch die natürli-

che Streuung zu erklären sind.

Von den 71 Mittelwertuntersuchungen gab es nur bei einem Mittelwertpaar einen signifikanten Unterschied.

Alle anderen Mittelwertdifferenzen ließen sich statistisch als natürliche Streuung erklären. Demnach lässt sich

für die hier durchgeführten Geruchsbewertungen folgern, dass der Ausschluss von Probanden von einer Ge-

ruchsbewertung aufgrund des Nichtbestehens der Aceton-Leistungsprüfung (gemäß DIN ISO 16000-28) kei-

nen signifikanten Einfluss auf den Mittelwert einer Intensitätsbestimmung hat.

Gemäß DIN ISO 16000-28 müssen an einer Geruchsprüfung mindestens 8 Probanden teilnehmen, die die

Prüfung von zwei unbekannten Acetonproben bestanden haben. Demnach müssen derzeit mindestens 10 -

12 Testpersonen für eine Geruchsprüfung eingeladen werden, da davon auszugehen ist, dass durch das Aus-

schlusskriterium (nicht bestandene Aceton-Leistungsprüfung) 1 – 2 Testpersonen von den Prüfungen ausge-

schlossen werden müssen. Die in diesem Forschungsvorhaben gesammelten Ergebnisse lassen den Schluss zu,

dass das Endergebnis nicht signifikant unzuverlässiger wird, wenn Testpersonen an der Geruchsprüfung teil-

nehmen, die die Aceton-Leistungsprüfung nicht bestanden haben. Für die Prüfinstitute würde dies einen

relevanten Effekt auf die zur Verfügung zu stellenden Probanden haben. Die Labors müssten eine geringere

Anzahl an trainierten Probanden vorhalten und könnten somit den personellen Zeit- und Kostenfaktor redu-

zieren. Dennoch sollte vor jeder Geruchsprüfung eine Bewertung von beispielsweise nur einer unbekannten

Aceton-Konzentration durch die Probanden erfolgen, so dass die Testpersonen arbeitstäglich eine »Kalibrie-

rung« ihres Geruchssinns durchführen können, ohne von den Bewertungen ausgeschlossen zu werden.

99

8 Zusammenfassung

Ziel dieses Forschungsvorhabens war es, die Geruchsbewertungsmethode der empfundenen Intensität gemäß

DIN ISO 16000-28 auf deren Praxistauglichkeit zu prüfen sowie Rahmenparameter und Verfahrensvarianten

auf deren Eignung zu untersuchen.

Als Basis dafür diente die Prüfung von 12 Bauprodukten, die hinsichtlich ihrer chemischen und sensorischen

Emissionen mittels Prüfkammeruntersuchungen gemäß AgBB-Vorgaben charakterisiert wurden.

Von den 12 Produkten wurden 5 Proben in einer 1m³-Prüfkammer über 28 Tagen untersucht. Die Geruchs-

bewertungen mussten aufgrund des zu geringen Volumenstroms am Kammerauslass (Mindestvolumenstrom

0,6 l/s) indirekt über Probenbeutel stattfinden. Die anderen 7 Produkte wurden zeitgleich in 1- und 3m³-Prüf-

kammern untersucht, so dass an den 3m³-Prüfkammern parallel zur indirekten Bewertung auch eine direkte

Probenbewertung der empfundenen Intensität durchgeführt werden konnte. Alle Prüfungen erfolgten nach

3, 7, 14 und 28 Tagen. Da gemäß DIBt/AgBB-Vorgaben Emissionsuntersuchungen nur in Kammern gemäß

DIN ISO 16000-9 stattfinden dürfen, wurden alle Untersuchungen in Prüfkammern durchgeführt, die dem

ISO-Standard entsprechen. Dies ist relevant aufgrund der Tatsache, dass fast alle bisher publizierten Messwer-

te (Horn et al. 2007; Müller et al. 2011) entweder mit CLIMPAQs (die nicht der DIN ISO 16000-9 entspre-

chen), oder in 20-l-Kammern durchgeführt wurden, bei denen aufgrund des geringen Kammervolumens die

Probenahme für die Geruchsprüfung mehrere Stunden dauert. Daher haben die existierenden Messdaten nur

bedingte Aussagekraft, bezüglich einer Nutzbarkeit des Geruchsbewertungsverfahrens der empfundenen

Intensität im Kontext des AgBB-Schemas.

Im Projekt erfolgte die Probenvorbereitung soweit möglich gemäß DIBt-Zulassungsgrundsätzen. Andernfalls

wurde die Probenvorbereitung gemäß Herstellerangaben durchgeführt. Es wurden zu jedem Messzeitpunkt

die Konzentrationen von VOC und flüchtigen Aldehyden sowie die empfundene Intensität und die Hedonik

bestimmt. Ein wichtiger Punkt bei den Emissionsprüfungen war, dass die parallelen Untersuchungen immer

unter gleichen Prüfbedingungen (Luftwechsel, Beladung etc.) durchgeführt wurden. Somit konnten mögliche

Fehlerquellen durch die Rahmenparameter der Emissionsprüfungen, und daraus folgend eine Beeinflussung

des Endergebnisses der Geruchsprüfung, soweit wie möglich reduziert werden.

Ein wesentlicher Aspekt dieses Arbeitsschritts war die Überprüfung bestimmter Verfahrensvarianten der Ge-

ruchsbewertungsmethode (direkte Bewertung an einer Prüfkammer vs. indirekte Probenbewertung über

Probenbeutel, Wahl der Trichtergröße und des Beutelmaterials) dahingehend, ob Veränderungen im Rahmen

der DIN ISO 16000-28 stets zu vergleichbaren und zuverlässigen Endergebnissen führen.

Unter diesem Arbeitspunkt wurde festgestellt, dass die Verfahrensvariante der direkten und indirekten Ge-

ruchsbewertung, die gemäß ISO-Standard vergleichbar sein soll, immer unterschiedliche Ergebnisse ergab. Bei

7 Produktuntersuchungen, die direkt und indirekt bewertet wurden, erzeugte die direkte Bewertung immer

höhere Intensitäten als die parallel stattfindende indirekte Probenbewertung über Nalophan-Beutel. Die Ab-

weichungen bei den Untersuchungen der direkten und indirekten Bewertungsvariante lagen zwischen 2 und

9 pi (siehe Kapitel 6.1). Zusätzlich wurden vergleichende Untersuchungen mit Beuteln aus dem Material Ted-

100

lar durchgeführt. Tedlar ist eines der drei vorgeschlagenen Materialien gemäß DIN ISO 16000-28. Die paralle-

len Untersuchungen mit Beuteln aus dem Material Tedlar und Nalophan ergaben Unterschiede, die in einem

pi-Bereich zwischen 0,1 – 2,9 pi liegen. Allerdings ist keine Tendenz festzustellen, welches der beiden Materi-

alien höhere oder niedrigere empfundene Intensitäten liefert (siehe Kapitel 6.4).

Zudem hat die Geometrie der Bewertungstrichter einen nennenswerten Einfluss auf die Endergebnisse der

Geruchsbewertungen der Bauprodukte. Je nach Wahl des Bewertungstrichters variieren die empfundenen

Intensitäten im Vergleich zueinander erheblich. Bei den Bewertungen mit einem kleinen Trichtern lag die

Differenz zwischen direkter (großer Trichter (B)) und indirekter Probenbewertung (kleiner Trichter (A)) höher

(min. 4 pi/max. 9 pi) als bei Bewertungen, die ausschließlich mit einem größeren Trichter (min. 1 pi/max. 4 pi)

durchgeführt wurden (direkte und indirekte Bewertung mit einem großen Trichter (B)). Auch hier lässt die

Norm zu viel Spielraum im Hinblick auf die Bewertungstrichtergeometrie, die nur die Anforderung eines Öff-

nungswinkels von 12° definiert (siehe Kapitel 6.5).

Des Weiteren wurde die VOC-Konzentration von Beutelluftproben mit der jeweiligen VOC-Kammer-

konzentration gegenübergestellt. Hier zeigten einige Substanzen Verluste, die nicht mehr im analytischen

Fehlerbereich für VOC-Messungen liegen und somit sehr wahrscheinlich auf Adsorptionseffekte bzw. Diffusi-

on durch das Beutelmaterial zurückzuführen sind. Andere Komponenten hingegen stimmten relativ gut mit

der Kammerkonzentration des jeweiligen Messtages überein (siehe Kapitel 6.2.1), so dass von einer substanz-

spezifischen Abreicherung der untersuchten Luft ausgegangen werden muss.

Um zu ermitteln, welche Effekte ursächlich für die Minderbefunde der Beutelluftproben sind, wurden zusätz-

lich Nalophan- und Tedlar-Beutel mit einem Substanzgemisch dotiert, mit gereinigter Luft gespült und bei 23

°C und 60 °C der VOC-Gehalt im Beutel bestimmt (siehe 6.2.2). Diese Versuche zeigten, dass einige Substan-

zen (z. B. Pentansäure, Dipropylendiglykolacetat) in nennenswerten Mengen an der Probenbeuteloberfläche

adsorbieren und andere Substanzverluste wahrscheinlich durch Diffusion erfolgen. Festzustellen ist jedoch,

dass die Probenluft für eine Geruchsprüfung durch die physikalischen Eigenschaften der Materialoberflächen

Nalophan und Tedlar verändert werden. Somit sind die Materialien Nalophan und Tedlar nicht geeignet für

Probenbehälter für Geruchsbewertungen von Innenraumprodukten gemäß DIN ISO 16000-28.

Ein weiterer wesentlicher Punkt, der in der DIN ISO 16000-28 nicht reguliert wird, ist die Bestimmung der

absoluten Aceton-Konzentration am Vergleichsmaßstab. Die Acetonbestimmung an einem Vergleichs-

maßstab hat erhebliche Auswirkungen auf die Vergleichbarkeit der Geruchsintensitäten unter den einzelnen

Prüfinstituten. Eine Abweichung der Aceton-Konzentration an einer Bewertungsstufe eines Vergleichs-

maßstabs hat direkten Einfluss auf die pi-Stufen und somit auf das Endergebnis der empfundenen Intensität.

Je nach Wahl der Messverfahren bzw. je nach Kalibration eines Messgeräts können hier Unterschiede zwi-

schen 1 - 4 pi unter den einzelnen Prüfinstituten auftreten. Bei einer Bewertungsskala von 15 pi sind das

unter Worst-Case-Bedingungen ~26%.

Weiterhin wurden Untersuchungen im Hinblick auf den Nutzen der sensorischen Prüfung anhand der hier

untersuchten Produkte ermittelt. Werden beispielsweise mit der zusätzlichen sensorischen Prüfung Bau-

produkte identifiziert, die die chemischen AgBB-Anforderungen erfüllen, die aber trotzdem geruchlich stark

101

auffällig sind? Bei den im Rahmen dieses Projekts durchgeführten 19 Produktuntersuchungen haben nur zwei

Produkte die vorgeschlagenen sensorischen Anforderungen gemäß AgBB-Vorgabe nicht bestanden (BP1,

BP2). Eines dieser Produkte wäre aber bereits durch die chemischen AgBB-Kriterien abgelehnt worden (BP1).

Demnach wurde nur ein Produkt durch die sensorische Prüfung »entdeckt« (BP2), das die chemischen AgBB-

Anforderungen bestanden hätte, die sensorischen hingegen nicht.

Es ist anzumerken, dass die sensorischen AgBB-Kriterien, der beiden abgelehnten Prüfungen (BP1, BP2), nur

bei der direkten Geruchsbewertung nicht erfüllt wurden, jedoch die parallel durchgeführten indirekten Ge-

ruchsbewertungen derselben Probe die sensorischen AgBB-Anforderungen bestanden hätten.

Weiterhin ist das Bewertungsergebnis stark abhängig von der Position der Nase am Bewertungstrichter. Un-

tersuchungen, die an der HTW durchgeführt wurden, ergaben, dass es durch falsche Position der Probanden-

nase am Bewertungstrichter zu Rückströmungen im Trichter kommen kann, so dass die Probenluft unter

Umständen mit Umgebungsluft verdünnt wird. Das heißt, dass die durch einen Probanden bewertete Intensi-

tät einer Probe eine starke Abhängigkeit von der Nasen-Trichter-Position bei der Bewertung hat (Müller,

2015).

Erlaubte Variationen der Prüfparameter im Rahmen der normativen Vorgabe führen somit zu signifikanten

Abweichungen im Prüfergebnis. Die Geruchsbewertungsmethode der empfundenen Intensität ist zum derzei-

tigen Stand nicht ausreichend robust für den Routineeinsatz bei Zulassungsprüfungen in Prüflaboren.

9 Ausblick

Aus derzeitiger Sicht ist die Bestimmung der empfundenen Intensität mittels Vergleichsmaßstab gemäß DIN

ISO 16000-28 ein nicht ausreichend valides Bewertungsverfahren für die Bewertung von Geruchsemissionen

von Bauprodukten. Eine Überarbeitung der Norm wird dringend empfohlen, um robustere und vergleichbare

Ergebnisse zu erzeugen. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine ausführliche Überprüfung der geän-

derten bzw. zusätzlichen Anforderungen in der nächsten überarbeiteten Fassung ebenfalls durchgeführt

werden muss. Selbst wenn wesentliche Aspekte wie die Trichtergeometrie sowie die Bestimmung von Aceton

am Vergleichsmaßstab optimiert bzw. reguliert werden, werfen manche Anforderungen wie beispielsweise

die Minderbefunde durch die Beutelluftbewertung immer noch Fragen auf. Derartige Senkeneffekte betref-

fen ein fundamentales Problem des beutelmaterials, das nicht durch einfache Änderungen der Norm elimi-

niert bzw. minimiert werden kann. Dies wie frühere Untersuchungen zeigen, dass Probenbeutel aus Nalo-

phan und Tedlar ähnliche Minderbefunde der Geruchsstoffkonzentration aufweisen (Müller, 2001; Richter et

al., 2002; Bakhtari, 2015). Müller (2002) untersuchte unter anderen Beutel aus den Materialien Tedlar und

Nalophan mit dotierten Substanzgemischen über mehrere Stunden bis Tage. Die Versuche zeigten ebenfalls,

dass einige Substanzen nahezu konstant in der Beutelluft nachgewiesen werden konnten. Andere Substan-

zen wiederum wiesen nennenswerte Minderbefunde in der Beutelluft auf. Allerdings erfolgten die ersten

Probennahmen der Beutelluft nicht direkt nach dem Injizieren der Substanzen, sondern wurden erst nach

mehreren Stunden durchgeführt. Gerade im Hinblick auf Adsorptionseffekte durch das Beutelmaterial, die

binnen der ersten Minuten bis Stunden im Beutel auftreten, konnte das Konzentrationsverhalten von Sub-

102

stanzen bzw. Substanzgemischen direkt nach dem Befüllen der Probenbeutel bei den Versuchen von Müller

(2002) nicht untersucht werden. Die Untersuchungen von Richter et al. und Bakhtari wurden mit Proben für

den Außenluftbereich durchgeführt, deren Geruchsstoffkonzentrationen auf einem deutlich höheren Niveau

liegen. Da jedoch im Innenraumbereich die geruchsrelevanten Substanzen in Proben oftmals in viel geringe-

ren Mengen vorliegen, ist es wahrscheinlich, dass die Adsorptions- und Diffusionswirkungen der Beutel-

oberfläche einen noch größeren Effekt auf die Probenluft und demnach auf die Geruchsempfindung der

menschlichen Nase haben werden. Deshalb sollten weitere Prüfungen der Beutelmaterialien erfolgen, so dass

hier das Geruchsbild eines zu prüfenden Produkts durch eine indirekte Probenbewertung möglichst nicht

verändert wird.

Weiterhin ist bislang noch immer nicht ausreichend untersucht, wie der Zusammenhang zwischen Luftfeuch-

te und Geruchswahrnehmung bzw. Geruchsbewertung beim Menschen ist. Es ist lediglich bekannt, dass

durch hohe oder zu niedrige Feuchten die Geruchswahrnehmung beeinflusst wird (Fang et al. 1998; Bött-

cher, 2003). Nur in welchem Bereich die Feuchtewerte liegen müssen, so dass der Geruchssinn noch reprä-

sentative und vergleichbare Ergebnisse erzeugen kann, ist bislang nicht eingehend evaluiert worden. Gleiches

gilt auch für den Einfluss der Temperatur auf die Geruchswahrnehmung. Auch hier ist der Einfluss von Tem-

peraturänderungen bislang nicht hinreichend untersucht worden. Gerade im Hinblick auf die nicht definier-

ten klimatischen Bedingungen in der DIN ISO 16000-28 des Aceton-Luftstroms am Vergleichsmaßstab sollte

hier nochmals gezielt eine Validierung stattfinden, inwieweit die Bewertung der empfundenen Intensität auf

Feuchte- und Temperaturänderungen reagiert (siehe Kapitel 5.3.1).

Zudem ist weiterhin die Frage offen, ab welcher Konzentration Aceton eine trigeminale Wirkung auf das

menschliche Empfinden hat. Die Reizschwelle von Aceton ist nach wie vor noch nicht exakt bestimmt wor-

den. Demnach ist nicht geklärt, ob die Probanden eine echte Geruchswahrnehmung bewerten oder bereits

ein Reiz-/Schmerzempfinden, das durch die vom Vergleichsmaßstab bereitgestellten Aceton-Konzentrationen

ausgelöst wird. Hinweise der Probanden während der Bestimmung von hohen pi-Werten, dass eine Bewer-

tung ab ~ 11 pi Probleme bei der Geruchswahrnehmung verursacht, könnte bereits ein Indiz dafür sein, dass

ab einer Aceton-Konzentration von ca. 240 mg/m³ die Reizschwelle von Aceton erreicht ist.

Weiterhin sollte die Sinnhaftigkeit der relativ eng gefassten pi-Stufen an einem Vergleichsmaßstab überdacht

werden. Vielleicht ist es ausreichend, einen Vergleichsmaßstab mit nur 1 – 2 Vergleichskonzentrationen für

eine Geruchsbewertung zu nutzen. Eine so genannte Pass-Fail-Entscheidung könnte zu einem robusteren

Verfahren und somit zu zuverlässigeren Endergebnissen führen. Somit würden auch Kosten durch das sehr

aufwendige Probandentraining minimiert werden, der Geruchssinn der Testpersonen würde nicht so schnell

adaptieren und es könnten ggf. mehr Proben während einer Geruchsuntersuchung bewertet werden.

103

10 Danksagung

Dieses Forschungsvorhaben wurde von der Forschungsvereinigung Internationaler Verein für Technische Holz-

fragen e.V. – iVTH, Bienroder Weg 54 E, 38108 Braunschweig und verschiedenen Industrieverbänden (siehe

unten) gefördert.

Besonderer Dank gebührt den Mitgliedern des projektbegleitenden Ausschusses zum Forschungsvorhaben,

die das Projekt mit konstruktiven Ideen, konstruktiver Kritik und Probenmaterial unterstützt haben.

Weiterhin möchten wir Frau Jennifer Bartsch danken, dass Erkenntnisse über die Strömungssimulationen von

Bewertungstrichtern aus ihrer Doktorarbeit, mit dem Titel »Sensorische Bewertung von Emissionen aus Kon-

sumgütern und Bauprodukten mittels GC-Olfaktometrie, empfundener Intensität und Hedonik«, mit in das

Forschungsvorhaben einfließen durften. Darüber hinaus hat Frau Bartsch aus ihrer Doktorarbeit einige Text-

passagen zum menschlichen Geruchssinn zur Verfügung gestellt.

Über Ergebnisse dieses Vorhabens wurde regelmäßig im Rahmen von Sitzungen der AG Sensorik des AgBB

berichtet. Wir danken allen Mitgliedern der AG Sensorik für Beiträge und Anregungen.

Internationaler Verein für Technische Holzfragen e. V.

Prof. Dr. Rainer Marutzky

Verband der chemischen Industrie e. V.

Hermann Köhler

Deutsche Bauchemie e. V.

Dr. Martin Glöckner

Verband der deutschen Lack- und Druckfarbenindustrie e. V.

Dr. Helge Kramberger-Kaplan

Dr. Sandra Heydel

Industrieverband Klebstoffe e. V.

Dr. Klaus Winkels

104

Fachverband der Hersteller elastischer Bodenbeläge e. V.

Hans Joachim Schilgen

Dr. Gerhard Heidecke

Fred Seifert

Verband der deutschen Holzwerkstoffindustrie e. V.

Gundula Wagner

Dr. Peter Sauerwein

Verband der Deutschen Tapetenindustrie e. V.

Karsten Brandt

105

11 Literaturverzeichnis

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ANHANG I

Human sensory response to acetone/air mixtures

T. Salthammer, N. Schulz, R. Stolte, E. Uhde

First published: 30 November 2015

DOI: 10.1111/ina.12262

Abstract

The release of organic compounds from building products may influence the perceived air quality in the

indoor environment. Consequently, building products are assessed for chemical emissions and for the

acceptability of emitted odors. A procedure for odor evaluations in test chambers is described by the

standard ISO 16000-28. A panel of eight or more trained subjects directly determines the perceived in-

tensity Π (unit pi) of an air sample via diffusers. For the training of the panelists, a comparative Π-scale is

applied. The panelists can use acetone/air mixtures in a concentration range between 20 mg/m3 (0 pi)

and 320 mg/m3 (15 pi) as reference. However, the training and calibration procedure itself can substan-

tially contribute to the method uncertainty. This concerns the assumed odor threshold of acetone, the

variability of panelist responses, and the analytical determination of acetone concentrations in air with

online methods as well as the influence of the diffuser geometry and the airflow profile.

Practical Implications

For many years, sensory evaluation of the perceived air quality has been a common method for evaluat-

ing building products for interior applications. The test chamber procedure, including the training of a

panel of volunteers using acetone/air mixtures, is described by the standard ISO 16000-28. This study is

devoted to the evaluation of panelists’ responses when presented with acetone/air mixtures of a defined

concentration. The results are of major importance for the training of the panelists and the practical im-

plementation of ISO 16000-28.

Download (Open Access)

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ina.12262/full

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ina.12262/full

110

ANHANG II

Sensory evaluation of building products: influences of direct and indi-

rect assessment


14th International Conference on Indoor Air Quality and Climate, Ghent, Belgium

Accepted for publication, Paper ID 412

ABSTRACT

The release of volatile organic compounds from building products may influence the perceived air quality

in the indoor environment. Consequently, building products need to be assessed for the acceptability of

emitted odors. The standard ISO 16000-28 describes the evaluation of perceived odor in test chambers

with trained panelists, being calibrated with diluted acetone. For the direct odor assessment ISO 16000-

28 requires an air flow of 0.6 – 1.0 l/s at the chamber outlet. To meet these conditions, the minimum

chamber volume is about 3 m³. If smaller chambers are applied, air must be collected from the chamber

outlet into containers for an indirect odor assessment. Procedures for cleaning and storage are provided

in the ISO-standard. Nevertheless, the indirect assessment method has a number of pitfalls and draw-

backs. Experiments with different types of building products have shown that the composition of sampled

air might be influenced by the container material due to sink effects and leakage.

Sensory evaluation of building products: a critical discussion of the

overall method


14th International Conference on Indoor Air Quality and Climate, Ghent, Belgium

Accepted for publication, Paper ID 478

ABSTRACT

Sensory testing is a criterion in many building product evaluation schemes, usually in combination with

the determination of volatile organic compounds in the chamber air. The objective of a current research

project was to evaluate the proposed methods of perceived intensity with respect to ISO 16000-28 for

their suitability in practice. Our results clearly demonstrate that a) the analytical determination of ace-

tone/air reference gas by use of an FID is a sophisticated task and requires careful calibration and indi-

vidual determination of correction factors; b) air sampling and assessment methods are not adequately

described; c) in most cases the assumed normality distribution of the data must be rejected; d) individual

responses are skewed; e) the response of panelists to acetone reference concentrations does not follow

the linear calibration curve. In summary, ISO 16000-28 needs a comprehensive evaluation regarding

precision and robustness.

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